500千伏線路絕緣地線雷電流分布

尉鑫

摘要：伴隨著國家經濟建設步伐的加快，電力行業(yè)也隨之步入了快速發(fā)展的階段。在人們需求加劇，以及電力相關技術的不斷革新下，高壓輸電成為了電力行業(yè)發(fā)展的趨勢和潮流。這種高壓輸電技術的普及滿足了人們群眾的電力需求，并且電位差較大的高壓輸電技術能夠極為快速的輸電，為電力行業(yè)的發(fā)展和輸電技術的創(chuàng)新指明了一個行新的方向。但技術的革新也帶來了更多的問題，建設跨度大、距離長的高壓輸電技術通常建設在較為空曠的地帶，同時，高壓輸電技術的線路架設通常是在高層。這些建造和架設特性是沒有防雷性的，使得線路容易受到雷擊，是雷電攻擊的重點對象。故此，探析線路絕緣地線的雷電流分布，借此做好防雷措施是極為重要的。

關鍵詞：500千伏線路，絕緣地線，雷電流分布

引言：現(xiàn)如今，高壓輸電技術憑借其自身的優(yōu)點，被廣泛的應用到了電力行業(yè)和電力系統(tǒng)之中。作為電力系統(tǒng)和電力行業(yè)中必不可少的一部分，500千伏線路的運行穩(wěn)定和安全運行就顯得尤為重要。一方面，500千伏的線路能夠對電能進行有效傳輸，工作效率高，可以高效的進行電能傳送作業(yè)。另一方面，500千伏線路能夠合理分配電能，其分配過程具有規(guī)范性，能夠實現(xiàn)電能的科學分配工作?；谶@種情況，國家和電力企業(yè)也愈發(fā)的重視500千伏線路運行過程中的安全性和穩(wěn)定性，并開始實行維護500千伏線路穩(wěn)定的措施。雷電作為能夠直接影響500千伏線路穩(wěn)定運行的主導原因，相關的防護措施和治理措施被提上日程，在這之中，探析絕緣地線雷電流的分布就是很好的防治措施。

一、探析雷電對500千伏線路的危害

對于500千伏的輸電線路而言，其輸電性能的穩(wěn)定性和安全性直接決定了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供應能力。在實際的電力系統(tǒng)運行過程中，雷擊現(xiàn)象是易發(fā)并且頻發(fā)的，它受到線路的相關設置、雷電流的大小、架設桿本身的電阻大小和絕緣地線等各中條件的影響，使得線路的雷擊現(xiàn)象頻發(fā)。在雷雨天氣是，雷電的和線路的電流互相接觸后，會出現(xiàn)中和電流的現(xiàn)象，引發(fā)雷電電流，并且會有極大一部分的電流會導入到地線和大地之中，一旦沒能及時處理和及時避雷，那么雷電電流就會影響線路電流，為線路電流的安穩(wěn)運行帶來極大的不利影響。500千伏線路受到的雷擊風險可以歸納為兩種形式：雷電的反擊和繞擊。

雷電反擊：雷電反擊時極為靈活的，它通過將類帶你流埋入大地的形式，能夠直接越過電力行業(yè)架設的塔桿，并跨過線路的絕緣物質和避雷設備。一旦在架設過程中出現(xiàn)了不規(guī)范操作，設計工作出現(xiàn)不規(guī)范現(xiàn)象，那么桿塔的安裝過程就會出現(xiàn)質量問題和安全問題，進而使得桿塔的高度會呈現(xiàn)出一種過高的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象引發(fā)了線路中電壓量的增大，極大地提高了線路問題的出現(xiàn)。

雷電繞擊：與雷電反擊不同的是，雷電繞擊情況的出現(xiàn)受到線路保護裝置和桿塔的高度等因素的影響，這些潛在的因素會致使雷電繞擊現(xiàn)象的出現(xiàn)，進而增加了線路運行的不穩(wěn)定性。。

這兩種形式帶來的影響和危害都是巨大的，雖然現(xiàn)在不少的電力企業(yè)和相關單位，在線路上都安裝了避雷針等避雷設施，但是雷擊電流具有電流量大的特點，能夠直接繞過避雷針和避雷設施對電路進行定向雷擊。在雷擊過后，相關的電力系統(tǒng)會出現(xiàn)停擺現(xiàn)象，線路會因電流量過大采取緊急措施，出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，長此以往，引發(fā)電網癱瘓。

二、500千伏線路絕緣地線雷電流的分布探析

1.絕緣地線的雷電流分布情況

對于500千伏的線路而言，其輸電過程中，一旦出現(xiàn)了雷擊情況，那么在絕緣地線被破壞之后，雷電流會采用沿著桿塔流動的方式，將電流輸入到大地之中，在這過程中，將經過塔桿的電流記為分流系數(shù)。據(jù)最新實驗結果和實驗數(shù)據(jù)表明，在這個過程中，雷電流涌入絕緣地線的電流僅為總電流的十分之一左右?；诖朔N狀況，表明了絕緣地線沿著塔桿接入地線方式的分流效果要明顯好于絕緣地線直接進入大地方式的分流效果。

2.雷電流對電流的影響

雷電流能夠準確的反應雷電的電流量，在研究雷電流對絕緣地線的影響過程中，探析電流量對電流的分流情況也是極為重要的。其采用的具體措施為，在保證其他環(huán)境條件不變的情況下，對雷電流的大小進行調整，經過幾次數(shù)據(jù)對比和多次實驗，根據(jù)最新的實驗數(shù)據(jù)結果表明：以10kA（千安）為界限，當電流小于10kA的時候，桿塔能夠起到90%以上的分流，分流的系數(shù)交較大;但是在電流逐步擴大的情況下，桿塔的分流情況會隨著電流的增大而減弱，進而在達到最低峰值的時候，會呈現(xiàn)出一種平穩(wěn)的分流趨勢，總體穩(wěn)定在89%左右;此外，無論電流量的大小如何變化，絕緣地線的圍繞著11%的分流系數(shù)來回波動，較為穩(wěn)定。

對桿塔電流的分流情況而言，其電流的分流系數(shù)會隨著電流的增加而減弱，具體原因是：在整個絕緣地線的系統(tǒng)中，電流量的變化會導致絕緣間隙產生不同程度的危害，伴隨著電流量的加大，絕緣間隙受到的危害越大，絕緣間隙被破壞的就越多。這也就表明了桿塔接地數(shù)量得到增加后，會有更多的桿塔進行分流，整體分流系數(shù)不變的情況下，個體的分流程度減少。伴隨著電流的增加，絕緣間隙受到破壞的程度達到最大化，分流的系數(shù)和程度趨于穩(wěn)定。而對于絕緣地線而言，電流的加大或減弱都沒有從本質上影響分流情況。故此，絕緣地線的分流系數(shù)波動程度不大，整個流程較為穩(wěn)定。

根據(jù)以上理論得出結果，可得知電流的增長和減弱對絕緣間隙的影響較大，桿塔經過的電流量和分流系數(shù)由絕緣間隙的破環(huán)程度決定，而絕緣地線則不受到絕緣間隙的影響。

3.檔距對電流的影響

作為500千伏線路中極為重要的構成部分，檔距是能夠直接影響電流的分流情況的。其具體措施為：保持外界環(huán)境和實驗環(huán)境不變的情況下，通過改變桿塔的檔距，記錄變化過程中電流分流的變化情況，進而測量和評算桿塔和地線的分流情況。根據(jù)最新的實驗結果顯示：當檔距達到一百米時，桿塔的分流效果會大幅度減弱，出現(xiàn)緊急下降的情況，分流系數(shù)為70%左右，與之相關的絕緣地線會達到30%;而當檔距達到一千米時，桿塔的電流分流系數(shù)會得到質的提升，達到97%左右，同時，相應的絕緣地線的電流分流僅為剩余的3%。

根據(jù)上述的實驗結果得出，檔距的變化極大的影響了桿塔和絕緣地線分流的程度，在檔距大幅度增加的情況下，大部分的電流會經過桿塔，并由桿塔涌至大地，這就使得桿塔的分流情況更加明顯，經過的電流更多。反之，如果檔距減少，流經桿塔的電流也會相應減少。故此，在實際的線路構建和桿塔架設過程中，要充分考慮防雷措施，在保障經濟效益達標的基礎上，算短桿塔的檔距，進而減少流經桿塔的電流量，提高桿塔的穩(wěn)定性和線路的安全性。

除了以上情況之外，桿塔電阻的大小變化、地線數(shù)量多少和地線半徑直徑的大小都會影響電流量的分布，對塔桿和絕緣地線造成影響。

三、結束語

綜上所述，雷電給500千伏線路帶來的危害是巨大的，帶來的安全隱患也是非常嚴重的。在實際的建設和設計過程中，一定要根據(jù)實驗結果和實驗數(shù)據(jù)，對相關情況做到具體分析、特殊對待，進而在保障質量安全和穩(wěn)定的基礎上，提高經濟效益和社會效益。為電力行業(yè)的發(fā)展和建設、電力系統(tǒng)的優(yōu)化和完善鋪筑道路，借此實現(xiàn)電力行業(yè)現(xiàn)代化建設。

參考文獻：

[1]馬御棠，馬儀，曹曉斌，黃然，陳奎，周仿榮.融冰絕緣地線對變電站雷電過電壓的影響[J].中國電力，2018，51（06）：96-101.

[2]盧新星. 高壓輸電線路地線取能方法研究[D].長沙理工大學，2018.

[3]馬御棠，陳奎，馬儀，王磊，曹曉斌.地線絕緣化對超高壓線路耐雷性能研究[J].電氣應用，2016，35（20）：65-68.

[4]王磊，孫鵬，馬御棠，黃然，程志萬，沈志，倪海云.地線絕緣化對500kV威甘甲線耐雷性能影響理論分析[J].高壓電器，2014，50（09）：76-81+88.