110kV-220kV高壓輸電線路的防雷技術(shù)

文/王金峰

遠距離高壓輸電工程中，由雷擊造成的損失在所有的電力事故損失中占有重大比例，所以，高壓輸電線路中的防雷技術(shù)一直是世界各大電力企業(yè)和電力專家研究的一項重要課題。如果沒有良好的防雷保護措施，一旦輸電線被雷擊中，則電線上的電流傳輸就會紊亂，進而侵襲電氣設(shè)備使設(shè)備上產(chǎn)生過電壓，如果過電壓超出了設(shè)備的承受范圍就會使設(shè)備受損，造成巨大的經(jīng)濟損失，甚至?xí)ぷ魅藛T的生命安全造成威脅。所以高壓輸電線路的防雷工作一直受到極大的重視，良好的防雷技術(shù)可以有效降低雷擊對電線造成的影響，從而保護電氣設(shè)備使其安全平穩(wěn)的運行，對于電力的傳輸有重要意義。

1　高壓輸電線路雷擊跳閘的原因分析

高壓線路受到雷擊后，一般會發(fā)生導(dǎo)致設(shè)備跳閘。如果高壓輸電線路受到雷擊而發(fā)生跳閘，一般可以從線路設(shè)施內(nèi)外兩方面進行分析。

1.1　避雷器難以完全適應(yīng)所有環(huán)境

高壓輸電線路傳輸距離大都較遠，這就導(dǎo)致一條高壓線路可能會經(jīng)過多種不同的地區(qū)氣候和環(huán)境，部分地區(qū)由于氣候影響雷雨天氣較多。但是在進行高壓線路施工時，通常不會針對某種地性氣候單獨設(shè)計高壓線或是避雷器等，所以導(dǎo)致個別地區(qū)雷擊跳閘現(xiàn)象嚴重。除此以外，不同的土壤環(huán)境導(dǎo)電能力也有不同，性質(zhì)功能固定的避雷器和高壓傳輸接地設(shè)備也無法適應(yīng)不同地區(qū)的土壤環(huán)境，這也是雷擊跳閘發(fā)生的原因之一。

1.2　高壓線路內(nèi)部原因

如果高壓運輸線路中雷擊跳閘的情況頻發(fā)，除了外界的不可控因素外也可能是線路本身的設(shè)計問題。在線路工程的建設(shè)中要考慮到地區(qū)的雷電氣候并結(jié)合已有的雷電天氣跳閘數(shù)據(jù)設(shè)計雷電日。如果在設(shè)計時雷暴日的天數(shù)與實際出入太大，就有可能會導(dǎo)致設(shè)備的耐雷能力不足，致使設(shè)備受損嚴重。現(xiàn)在雷電日的設(shè)計天數(shù)大多都是由電力工程設(shè)計師通過長期的地區(qū)觀測得到的。不過，由于沒有高精度的設(shè)備進行輔助，雷電日的天數(shù)與實際還是會有相當?shù)牟町悺?/p>

除了高壓線路的設(shè)計以外，線路的運行維護對雷擊跳閘也有重要影響。線路設(shè)計中，當線路中的絕緣子串出現(xiàn)零或是其他低值時，會導(dǎo)致高壓線路的耐壓能力明顯低于一般水平。同時，由于個別地區(qū)的線路設(shè)計考慮到絕緣子串的防污效果，會放棄瓷絕緣子使用合成絕緣子，而合成絕緣子經(jīng)長期使用后的接地裝置更易腐爛，如果在這種情況下線路遭受到雷擊，就有可能使線路的反擊跳閘率升高。也有些地區(qū)在發(fā)生雷擊跳閘后沒能及時找出跳閘原因，所以無法避免同樣情況的發(fā)生。

2　可利用的應(yīng)對措施

雷擊跳閘自電力工程開發(fā)以來一直都是各電力企業(yè)重視的問題，現(xiàn)有的防雷擊措施多樣。

2.1　避雷線的架設(shè)

架設(shè)避雷線是高壓輸電線防雷保護設(shè)施中最為快捷有效的方法之一。避雷線的作用是引導(dǎo)雷電避免其直擊電線，避雷線可以分流，將雷電流分開引導(dǎo)減少桿塔上的雷電流以期降低塔頂?shù)碾娢?。除此以外，避雷線還可對導(dǎo)線產(chǎn)生耦合作用，通過耦合作用降低線路絕緣子的電壓。一般情況下避雷線的作用效果與線路電壓高低有關(guān)，線路電壓越大，則避雷線的作用效果越明顯，同時也由于避雷線的造價較低，所以在高壓線路傳輸中避雷線的架設(shè)運用較廣。

2.2　避雷器的運用

避雷器中常用的一種是線路型的避雷器，其優(yōu)點在于容量大、重量輕、體積小，但這種避雷器的造價也較高，同時其維護工作繁雜且保護范圍有限也導(dǎo)致線路型避雷器難以推廣大面積使用。

2.3　避雷線跳脫以泄流

避雷線將雷電流引流之后需要構(gòu)架間隙以達到泄流的目的，所以，在構(gòu)建耐張塔時應(yīng)設(shè)計跳脫，在每一個耐張塔內(nèi)設(shè)計一定數(shù)量的泄流通道，這種構(gòu)建設(shè)施可以有效提高高壓輸電線路的耐雷水平。

2.4　設(shè)施接地

接地的目的是為了將已收集的雷電流能量引入大地，同時也要避免發(fā)生雷電反擊。良好的接地設(shè)施不僅是避免雷電反擊的重要保障，同時對保障工作人員的人身安全、保護電力設(shè)施也有重要意義。所以，接地也是防雷工作中十分關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。如果是按作用效果來分接地可以分為三種，即保護接地、工作接地和防雷接地。保護接地是指在一般情況下將電氣設(shè)施中非金屬的外殼部分接地，主要目的是日常電氣設(shè)備的保護。工作接地是指電力系統(tǒng)中將大地作為信息傳輸?shù)囊徊糠謱?dǎo)線。防雷接地則是指將電壓保護設(shè)備的金屬部分接地。

電力設(shè)備接地時通常使用防雷接地棒。國家相關(guān)要求是單點接地或是雙點接地，一般來說防雷接地棒都是使用鋼棒鍍銅。利用接地棒是因為接地棒可以相互連接使垂直接地極長度能夠靈活改變，同時，銅的耐腐蝕能力較強，試用鋼棒鍍銅可以減少接地棒的翻修成本，也保障了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3　防雷新技術(shù)的研究及應(yīng)用

隨著電力技術(shù)的發(fā)展，以往的防雷技術(shù)可能逐漸不能適用于新的電力傳輸技術(shù)，因此新的防雷技術(shù)也隨之出現(xiàn)。

3.1　調(diào)節(jié)桿塔接地的電阻

有已有的應(yīng)用經(jīng)驗來看，桿塔接地電阻越小，則雷擊時桿塔頂部電位也隨之減小。通過降低桿塔接地電阻并結(jié)合架設(shè)避雷線，將兩者結(jié)合以提高防雷效果。

3.2　合理應(yīng)用線路避雷器

線路避雷器優(yōu)缺點都十分顯著，通過實際應(yīng)用的經(jīng)驗和科學(xué)的理論計算，發(fā)現(xiàn)可以將線路避雷器應(yīng)用于那些難以降低接地電阻的線段中。除此以外，將線路避雷器安裝在雷電活動特別嚴重的地區(qū)可以明顯提高該部分線路的耐雷能力。

4　結(jié)束語

高壓電力傳輸中的防雷問題是非常復(fù)雜的，不僅僅是線路防護方面的問題，想要是這一問題能夠有效解決，需要電力企業(yè)中各個部門的協(xié)商和電力技術(shù)的進一步發(fā)展，同時，也要求電力工作者在電力工程建設(shè)時對地形地貌和氣候有一個全面的了解，開展防雷工作時注重防雷技術(shù)的應(yīng)用和防雷材料的選擇，以期降低雷電所造成的損害。