架空線路遭雷擊原因及防雷措施

周新 孫廣紅

摘要：在電力建設(shè)中，雷擊引起的架空輸電線路跳閘故障也日益增多，不僅影響設(shè)備的正常運(yùn)行，而且極大地影響了日常的生產(chǎn)、生活。為了減少架空輸電線路的雷擊故障，應(yīng)取用各種綜合防雷措施。本文對(duì)架空線路遭受雷擊的原因進(jìn)行了分析，并在次基礎(chǔ)上探討了防雷措施。

關(guān)鍵詞：架空線路；雷擊；原因；措施

1雷害的形式

為了防止電氣設(shè)備遭雷擊而發(fā)生事故，通過對(duì)雷擊區(qū)的確定，進(jìn)而對(duì)架空輸電線路采取針對(duì)性的防護(hù)措施，使其免遭雷擊，或擊而不閃，閃而不弧，從而保證電氣設(shè)備的安全和穩(wěn)定的供電。由雷擊造成的事故稱為雷害事故，雷擊引起線路閃絡(luò)，一般有兩種形式。

1.1反擊

雷電擊在桿塔或避雷線上，此時(shí)作用在線路絕緣上的電壓達(dá)到或超過其沖擊放電電壓，則發(fā)生自桿塔到導(dǎo)線的線路絕緣反擊，其電壓等于桿塔與導(dǎo)線間的電位差。雷擊在桿塔時(shí)，最初幾乎全部電流都流經(jīng)桿塔及其接地裝置，隨著時(shí)間的推移，相鄰桿塔參與雷電流泄放入地的作用愈來愈大，從而使被擊桿塔電位降低。為此，除了要求提高架空輸電線路的絕緣水平外，還應(yīng)降低線路架空地線接地電阻。

1.2繞擊

雷電直接擊在相線上。電擊的概率與雷電在架空線路上的定向和迎面先導(dǎo)的發(fā)展有關(guān)，若迎面先導(dǎo)自導(dǎo)線向上發(fā)展，就將發(fā)生繞擊。繞擊一般與導(dǎo)線的數(shù)目和分布、鄰近線路的存在、導(dǎo)線在擋距中的弛度及其他幾何因素等都有關(guān)系。為此.要求加強(qiáng)線路絕緣，降低桿塔的接地電阻，重雷區(qū)的線路需架設(shè)藕合地線等。對(duì)于35kV無架空地線的線路，雷擊概率很高。當(dāng)雷電流相當(dāng)大時(shí)，則雷擊電壓過高，就近通過支持絕緣子對(duì)地放電，形成閃絡(luò)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起線路斷線、絕緣子擊穿等故障。

2架空線路遭雷擊原因及防雷指標(biāo)

2.1線路遭雷擊原因

（1）安全技術(shù)措施嚴(yán)重不足。相當(dāng)部分配電線路設(shè)備未能按設(shè)計(jì)規(guī)范要求裝設(shè)相應(yīng)的防雷裝置；同時(shí)還有部分10kV配電線路設(shè)備的設(shè)計(jì)未考慮防雷的安全技術(shù)措施或未根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)采取相應(yīng)的防雷安全技術(shù)措施，甚至部分避雷器采用閥式避雷器。（2）桿塔存在隱患。某些主網(wǎng)線路中水泥桿通過內(nèi)部鋼芯接地的，一旦雷電流通過桿內(nèi)部鋼芯，即容易引起水泥桿爆裂，尤其是那些運(yùn)行后表面有裂紋風(fēng)化嚴(yán)重的水泥桿，是目前防雷存在的嚴(yán)重隱患之一。（3）架空地線存在的問題。某些線路保護(hù)角偏大對(duì)繞擊不利。比如在湖北某些多雷區(qū)，就不滿足規(guī)程規(guī)定的220kV輸電線路雙避雷線保護(hù)角不大于20°的防雷要求。（4）多雷區(qū)使用普通型合成絕緣子的問題還比較突出。目前，很多地方在絕緣子的選型使用上，還主要考慮合成絕緣子維護(hù)和檢測(cè)工作量極小，因此主網(wǎng)線路在多雷區(qū)仍采用很多普通型合成絕緣子。由于合成絕緣子兩端均壓環(huán)短接了部分空氣間隙，使其耐雷水平比同樣安裝高度的瓷絕緣子偏低。根據(jù)規(guī)程要求，在雷擊多發(fā)區(qū)域，不宜使用合成絕緣子。其主要原因是，以前采用裸導(dǎo)線，線路上加裝避雷器比較方便，在容易遭雷擊的地方加裝了避雷器；而采用絕緣線后，除了在配電變壓器和聯(lián)絡(luò)斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)處裝了避雷器外其他部位因絕緣導(dǎo)線無裸露部分，不剝離絕緣層無法安裝避雷器，導(dǎo)致線路防雷能力下降。

2.2防雷指標(biāo)

輸電線路防雷性能的優(yōu)劣，在工程上主要用耐雷水平和雷擊跳閘率這兩個(gè)指標(biāo)來衡量。耐雷水平是指線路遭受雷擊時(shí)所能耐受的不致引起絕緣閃絡(luò)的最大雷電流幅值，它是表征線路耐雷性能的一個(gè)基本參數(shù)。為保證輸電線路運(yùn)行安全，當(dāng)線路經(jīng)過一般土壤電阻率地區(qū)時(shí)，裝設(shè)地線的500kV線路耐雷水平一般不低于125～175kV，大跨越檔的耐雷水平只規(guī)定雷擊檔中央的情況，大跨越檔中央和發(fā)電廠、變電所進(jìn)線保護(hù)段耐雷水平不低于175kV。雷擊跳閘率是指折算到年雷電日數(shù)為40的標(biāo)準(zhǔn)條件下，每100km線路每年因雷擊引起的線路跳閘次數(shù)，雷擊跳閘率是衡量線路防雷性能的綜合性指標(biāo)（為了表征雷電活動(dòng)頻度，采用年平均雷暴日作為計(jì)量單位。一天內(nèi)只有聽到一次雷聲，就記為一個(gè)雷暴日。由于各年變化較大，所以要采用多年平均值）。

3架空線路的防雷措施

3.1架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線是輸電線路防雷保護(hù)的最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導(dǎo)線，同時(shí)還具有分流作用以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，降低塔頂電位；通過對(duì)導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓；對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用還可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。通常來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好，而且避雷線在線路造價(jià)中所占的比重也愈低。規(guī)程規(guī)定，220kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路應(yīng)全線架設(shè)避雷線，110kV線路一般也應(yīng)全線架設(shè)避雷線。同時(shí)，為了提高避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽效果，減小繞擊率。避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角應(yīng)做得小一些，一般采用20°～30°。220kV及330kV雙避雷線線路應(yīng)做到20°左右。500kV及以上的超高壓、特高壓線路都架設(shè)雙避雷線，保護(hù)角在15°及以下。山區(qū)宜采用較小的保護(hù)角。桿塔上兩根地線間的距離，不應(yīng)超過導(dǎo)線與地線間垂直距離的5倍。

3.2降低桿塔接地電阻

為了輸電線路防雷的可靠，每一根桿塔一般都應(yīng)敷設(shè)接地裝置，并與地線牢固連接，以使擊中地線或塔頂?shù)睦纂娏魍ㄟ^較低的接地電阻泄入大地。降低桿塔沖擊接地電阻是提高線路耐雷水平和降低雷擊跳閘率最有效也是最經(jīng)濟(jì)的方法

3.3架設(shè)耦合地線

在降低桿塔接地電阻有困難時(shí)，可采用架設(shè)耦合地線的措施，即在導(dǎo)線下方再架設(shè)一條地線。它的作用主要有兩個(gè)方面：一是加強(qiáng)避雷線與導(dǎo)線間的耦合，使線路絕緣上的過電壓降低；二是增加了對(duì)雷電流的分流作用。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，耦合地線對(duì)減小雷擊跳閘率的效果是顯著的，尤其是山區(qū)的輸電線路其效果更為明顯

4結(jié)束語

輸電線路防雷設(shè)計(jì)的目的是提高線路的防雷性能，降低線路的雷擊跳閘率。在確定線路防雷的方式時(shí)，應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)的運(yùn)行方式，線路的電壓等級(jí)和重要程度、線路經(jīng)過地區(qū)雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱、地形地貌特點(diǎn)、土壤電阻率的高低等自然條件，參考當(dāng)?shù)卦芯€路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的結(jié)果，采取合理的措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊敏.配網(wǎng)架空線路防雷措施.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018.32.122-123.

[2]劉國旗.由一起10kV架空線路遭雷擊斷線事故說起.電世界，2012，53.06.44.

（作者單位：國網(wǎng)河北省電力有限公司保定供電分公司）