試論輸配電線路防雷方法及其實(shí)踐

雷俊杰

摘 要：輸配電線路是電力系統(tǒng)的主要組成部分，其安全運(yùn)行在電網(wǎng)中起著非常重要的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國輸配電線路跳閘事故中，雷擊造成的事故占40%-70%。雷擊事故不僅影響電網(wǎng)的正常供電，而且增加了線路維護(hù)的工作量。此外，雷電波將侵入沿線的變電站或發(fā)電廠。如果變電站和電廠的絕緣保護(hù)不完善，往往會對發(fā)電和變電設(shè)備造成損害，導(dǎo)致更廣泛的停電。因此，輸配電線路的防雷意義重大。確保電網(wǎng)乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行是一項(xiàng)重要任務(wù)。為確保電網(wǎng)的安全供電，除了對電網(wǎng)設(shè)備的管理外，還需要采用可靠的電網(wǎng)的防雷措施。

關(guān)鍵詞：輸配電；線路；防雷；實(shí)踐

1、由雷擊引起跳閘的主要因素

一般來說，由于絕緣水平低，輸配電線路上由于雷擊而造成的閃絡(luò)現(xiàn)象是無法避免的。雷擊引起的跳閘現(xiàn)象必須具備兩個(gè)條件：一是形成單相接地短路，即由于上下文形成的穩(wěn)定工頻電弧引起的線路跳閘；第二個(gè)是線路的絕緣水平低于雷擊的電壓。導(dǎo)致電線絕緣閃絡(luò)的現(xiàn)象，但是其持續(xù)時(shí)間非常短，只有幾十微秒但不足以形成跳閘現(xiàn)象。導(dǎo)致第一種情況出現(xiàn)的主要條件是：

1.1線路桿塔的接地電阻值

當(dāng)雷電擊中避雷器時(shí)，正常情況下在空氣間隙中不會發(fā)生閃絡(luò)。當(dāng)雷電流傳播到塔架兩側(cè)時(shí)，由于強(qiáng)電暈而傳播到塔架時(shí)振幅已經(jīng)大大降低，如果是接地電阻不高，桿塔的電位升高不足以導(dǎo)致絕緣子串閃絡(luò)。當(dāng)雷擊塔引起反擊過電壓時(shí)，絕緣子串是否發(fā)生閃絡(luò)，與桿塔沖擊接地電阻值有直接關(guān)系，接地電阻越高，塔頂電位越高，并且絕緣子串上的電位差越大，絕緣子串可能會產(chǎn)生。閃絡(luò)甚至可能同時(shí)引起多串絕緣子串閃絡(luò)，導(dǎo)致相間短路和跳閘。

1.2消弧線圈的整定情況

如果消弧線圈的設(shè)置不準(zhǔn)確，傳輸線的雷擊很容易導(dǎo)致導(dǎo)體短路，此時(shí)消弧線圈的補(bǔ)償是不夠的。如果輸配電線路為單相接地，則短路電流為電容電流，當(dāng)消弧線圈補(bǔ)償過大，單相接地短路電流感應(yīng)電流。如果當(dāng)單相接地短路電流大于10A時(shí)，單相接地將發(fā)生在形式的電弧形成穩(wěn)態(tài)短路電流將不出去，但也不會形成穩(wěn)定的短路電流，此時(shí)弧長的時(shí)間消耗較大，然后最后導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生電弧過壓引發(fā)跳閘。

1.3其它情況

如引下線、接地線、線路上管型避雷器、進(jìn)線段、線路走廊等也與雷電過電壓的保護(hù)有關(guān)。

2、電壓的種類

2.1感應(yīng)雷過電壓

據(jù)調(diào)查研究表明，往往在雷云中含有很多的負(fù)電荷，這些負(fù)電荷聚集在了輸電線時(shí)會產(chǎn)生劇烈的靜電感應(yīng)，在導(dǎo)線的末端會出現(xiàn)大量的正電荷，這樣若雷云在此輸配電線的聚集處放電，就會使其短時(shí)間內(nèi)釋放大量的電荷，這樣，這些電荷就會向線路的兩側(cè)以波的形式移動(dòng)，這樣就會產(chǎn)生感應(yīng)過電壓，在此時(shí)雷擊電流會產(chǎn)生迅速的變化， 產(chǎn)生非常強(qiáng)大的磁場在導(dǎo)線上感應(yīng)出很大的電壓， 給輸配電線路帶來很大的破壞。

2.2直擊雷過電壓

對目前的電力故障的統(tǒng)計(jì)， 直擊雷過電壓是線路跳閘、瓷瓶閃絡(luò)、絕緣擊穿的主要的產(chǎn)生因素，這些都是由于直擊雷過電壓的產(chǎn)生而引起的。

3、輸配電線路防雷措施

對于線路防雷工作，采取各種有效措施，為線路設(shè)置一道道有力的屏障，防止雷電波的侵入，提高線路的耐雷水平，避免或減少線路絕緣發(fā)生閃絡(luò)，從根本上降低雷擊跳閘率。結(jié)合公司線路運(yùn)行實(shí)際狀況，提出以下防雷措施。

3.1開展雷電參數(shù)的分析工作

結(jié)合輸電智能巡檢系統(tǒng)科技項(xiàng)目的實(shí)施，對輸配電線路桿塔均實(shí)現(xiàn)GPS衛(wèi)星定位，并將數(shù)據(jù)輸入雷電定位系統(tǒng)中去。今后凡是地區(qū)內(nèi)出現(xiàn)雷電日時(shí)，都可及時(shí)查詢輸配電線路附近雷電活動(dòng)情況，進(jìn)行雷電活動(dòng)參數(shù)的分析，以確定線路可能遭受雷擊的幾率，劃分出輸配電線路遭受雷害的等級，并采取相應(yīng)的防雷措施。

3.2降低桿塔接地電阻

降低桿塔接地電阻是最直接、最有效的防雷措施之一。接地電阻阻值的高低是影響桿（塔）頂電位高低的關(guān)鍵性因素。接地電阻越小，雷擊時(shí)桿（塔）頂電位就越低，對線路造成的過電壓也就越小，從而使線路的耐雷水平得到提高。

3.3提高線路耐雷水平，加強(qiáng)線路絕緣

絕緣子的性能將直接影響線路的絕緣水平。線路運(yùn)行單位應(yīng)加強(qiáng)對絕緣子全過程的管理，加大對絕緣子的檢查力度，嚴(yán)格控制質(zhì)量檢測，防止劣質(zhì)絕緣子運(yùn)行。對于已接入網(wǎng)絡(luò)的絕緣子，應(yīng)按照《架空輸電線路操作指南》定期對高值絕緣子進(jìn)行測試。應(yīng)及時(shí)更換不合格的絕緣子，并對絕緣子的老化率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。確保線路絕緣始終滿足工作要求。此外，對于某些特殊路段和部分雷擊頻繁的地區(qū)，可采取一些有針對性的措施，加強(qiáng)線路的絕緣配合，提高線路的抗雷擊能力。

以110KV線路為例，通常情況下110 kV線路單串懸垂絕緣子串的絕緣子為7片，單串耐張絕緣子串的絕緣子為8片，基本能滿足防雷要求。但為了進(jìn)一步增強(qiáng)線路的耐雷水平，提高絕緣子串承受的50%沖擊放電電壓值，每串絕緣子串可適當(dāng)增加1片。實(shí)踐證明，一些增加了1片絕緣子的新線路投入運(yùn)行后，耐雷水平大大增強(qiáng)，很少發(fā)生雷擊跳閘事故。

合成絕緣子由于其重量輕、強(qiáng)度高、免維護(hù)和防污性能等特點(diǎn)而受到一些線路運(yùn)行單元的青睞，并廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)線的不同部分。然而，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，復(fù)合絕緣子在多雷達(dá)地區(qū)的使用容易造成雷擊事故。原因是復(fù)合絕緣子具有上述優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也很明顯。例如，常規(guī)尺寸的復(fù)合絕緣子防雷性能較差，110 kV線路復(fù)合絕緣子雷電沖擊耐受電壓僅為500 kV，同一電壓等級線路瓷絕緣子的全電壓浪涌耐受電壓為高達(dá)600千伏，比復(fù)合絕緣子高20%。

3.4裝設(shè)避雷線

避雷線，也稱為架空地線，主要屏蔽導(dǎo)線，用于分流雷電流，避免直接雷擊導(dǎo)線。避雷針放置在導(dǎo)體的頂部，通常沿整條線豎立。保護(hù)范圍是帶狀的，最適合保護(hù)導(dǎo)體。因此，避雷線常常被用作防雷的主要保護(hù)措施。一般情況下，應(yīng)在整條線路上設(shè)置一條110千伏線路，并設(shè)置一條防雷線。在頻繁發(fā)生閃電活動(dòng)的地區(qū)，應(yīng)設(shè)置雙重防雷線。一般情況下，35千伏線路不在整條線路上設(shè)置防雷線路，但應(yīng)在變電所進(jìn)出線1～2 km架設(shè)避雷線。通過將架設(shè)避雷線和降低桿塔接地電阻，將這兩種方法有機(jī)地結(jié)合起來，能最大程度地泄導(dǎo)直擊桿（塔）頂?shù)睦纂娏?，避免線路發(fā)生閃絡(luò)。

3.5加裝避雷針

對于一些雷暴頻繁的區(qū)域，避雷針可以安裝在電桿的頂部。避雷針不能避雷，只能引雷。當(dāng)雷云放電時(shí)，避雷針的針尖會成為感應(yīng)電荷的焦點(diǎn)。雷電流會使避雷針沿放電路徑放電，并迅速將其放電至地，以防止線路發(fā)生閃絡(luò)。為防止雷擊，通常在頻繁的雷擊保護(hù)活動(dòng)中安裝負(fù)角度保護(hù)針。保護(hù)針是斜度為30°、長度約為2.4米的屏蔽針。它安裝在線路兩側(cè)，可以有效防止雷電纏繞。它與配線上方的避雷針（避雷針）配合使用。切斷直擊雷和雷擊的效果顯著，起到很好的屏蔽作用。另外，消雷器也是一種新型的防雷保護(hù)措施，則是以疏導(dǎo)為主，從而達(dá)到防雷的目的。

4、結(jié)語

由于雷電現(xiàn)象復(fù)雜且分散，隨機(jī)性強(qiáng)，其危害性不能完全消除和避免。因此，要抓住重點(diǎn)，依靠專業(yè)人員的不懈努力和探索，采取各種防雷措施和措施，并考慮輸配電線路經(jīng)過的地區(qū)的雷電的活動(dòng)強(qiáng)度、頻率、地形、地貌等多方面因素，使雷電危害最小化，確保輸配電線路的安全運(yùn)行。

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