輸電線路的防雷設計與運維技術分析

李靜峰 牛剛剛 李亞亮 司云 宋莉玲 靳镕光

【摘 ?要】輸電線路的垂直高度落差較大，冷暖空氣更易交匯，空氣對流現(xiàn)象頻繁，這些是導致輸電線路經(jīng)常發(fā)生雷擊的主要原因。在防雷保護過程中，可采取加強架空線路的絕緣水平，改善接地裝置，安裝側向避雷針，減小線路保護角，安裝氧化鋅避雷器等措施來提高輸電線路的防雷水平，最大程度減少輸電線路因雷擊而造成的經(jīng)濟損失。

【關鍵詞】輸電線路;防雷技術設計;運維措施

中圖分類號：TM863文獻標識碼：A

引言

輸電線路由于覆蓋范圍大，需要跨越多種不同的區(qū)域。在雷擊多發(fā)區(qū)域，輸電線路易受到雷擊影響發(fā)生跳閘事故，輸電的可靠性與連續(xù)性因此會受到影響。因此有必要結合輸電線路雷擊跳閘事故的特點采取相應的防雷措施，保護輸電線路以免發(fā)生損壞，將因雷擊產(chǎn)生的經(jīng)濟損失控制在最低水平。

1輸電線路系統(tǒng)的防雷設計

在電力系統(tǒng)發(fā)生的輸電線路故障中，大部分故障都來源于雷擊跳閘，尤其是在雷電的多發(fā)地段，基本上所有的事故都是由雷擊引起的。例如在山區(qū)，輸電線路隨著山勢的起伏較大，輸電線路所涉及的路線垂直高度落差較大，冷暖空氣更易交匯，空氣對流現(xiàn)象頻繁，雷電活躍多發(fā)，所以，在線路的初步設計中，就要考慮到防雷設計，明確其重要性。

2輸電線路發(fā)生雷擊跳閘的原因

輸電線路發(fā)生雷擊跳閘事故與多種原因有關，要實現(xiàn)輸電線路的安全穩(wěn)定運行，就要全面分析發(fā)生雷擊跳閘的作用原理，掌握規(guī)律，這樣才能保證輸電線路的穩(wěn)定。相關研究表明，雷擊跳閘主要與絕緣子產(chǎn)生的放電電壓有關，與發(fā)生雷擊后電流強弱有關，還和桿塔本身的接地阻值有關。因此對于輸電線路的檢修維護，要全面分析輸電線路引發(fā)雷擊跳閘的根本原因，針對事故的原因制定防雷措施。雷擊發(fā)生的區(qū)域地形較為復雜，比如處于風口或山谷等危險地帶，這些區(qū)域易受到了不良天氣的影響，由于區(qū)域環(huán)境的特殊性，雷擊的發(fā)生幾率較大。輸電線路中的桿塔需要保證可靠的絕緣能力，如果絕緣數(shù)值降低易受到雷擊的影響。當前由于技術的進步，桿塔的絕緣效果有了很大幅度的提升，但是由于桿塔存在附屬設施如：桿塔標志牌、防雷設施、防鳥設施等，如果這些設施的絕緣能力不足，桿塔易受到雷擊的作用，特別是絕緣能力薄弱部位受到雷擊后易發(fā)生跳閘。雷擊還會易發(fā)生在地面標高快速變化的區(qū)域或土壤本身阻值率較高的地帶。輸電線路如果位于地下，會受到腐蝕作用，線纜的絕緣性能會變差。如果有雷擊發(fā)生，產(chǎn)生的過電流不能快速分散流出，接地電阻會引發(fā)跳閘事故。另外，如果接地電阻的質量難以保證也會引發(fā)絕緣閃絡，電阻負荷承載能力和雷擊發(fā)生的頻率有關。避雷線位置也易發(fā)生雷擊，特別是存在保護角設計的大桿塔。由于避雷線本身的保護能力是在一定范圍內的，如果超出了保護范圍，也會引發(fā)跳閘事故。保護角的應用有利于防止輸電線受到雷電的作用，保護角的設備范圍與保護效果存在反比關系。在輸電線路的運行中，由于多種原因的影響，防雷方面的保護作用會發(fā)生弱化，難以實現(xiàn)發(fā)生雷擊后對絕緣子串的保護，因此輸電線路在雷擊作用下會有繞擊發(fā)生，引發(fā)跳閘現(xiàn)象。

3防雷技術措施

3.1架設避雷線

架設避雷線是輸電線路最基本、最有效的防雷措施。架設避雷線主要是避免雷電直接擊打在導線上，降低雷擊事故發(fā)生率，同時還具有減少雷電反擊閃絡發(fā)生的作用，具體原理為：（1）分流減小流經(jīng)桿塔的雷電流，降低塔頂電位;（2）使導線產(chǎn)生藕合電壓，減小線路絕緣子串兩側的電位差。不同電壓等級的輸電線路，對避雷線配置的要求有所不同。設計規(guī)范規(guī)定，110kV輸電線路宜沿全線架設地線，220kV～330kV輸電線路應沿全線架設地線，500kV～750kV輸電線路應沿全線架設雙地線。同時，為了提高避雷線的屏蔽效果，減少雷電繞過避雷線擊中導線的發(fā)生率，桿塔上避雷線對導線的保護角應滿足設計規(guī)范7.0.14條的規(guī)定。

3.2加強線路絕緣

加強線路絕緣可以通過增加絕緣子串的片數(shù)來實現(xiàn)。線路絕緣水平的提高意味著引起反擊閃絡的塔頂允許電位值提高，所以線路絕緣水平的提高可以減少雷電反擊閃絡發(fā)生的概率。但是絕緣子片數(shù)增加受塔頭電氣間隙的限制，過多地增加絕緣子片數(shù)會導致直線桿塔水平檔距減小，造成耐張桿塔外角側跳線對塔身的安全距離不足。加大塔頭設計尺寸可解決這些問題，但會增加建設成本，為此需慎重考慮。

3.3降低桿塔接地電阻

桿塔接地電阻直接影響塔頂電位，通過降低桿塔接地電阻可以提高輸電線路的耐雷水平，減少雷電反擊閃絡的概率。另外，降低桿塔接地電阻還可以提高線路避雷器的泄流速度，有效發(fā)揮線路避雷器的防雷作用?？梢哉f，“防雷在于接地”，降低桿塔接地電阻是輸電線路防雷的重要措施，是防雷工作的重點。傳統(tǒng)的桿塔接地方案大多是采用水平敷設熱鍍鋅圓鋼或結合垂直接地角鋼的方式，對于土壤電阻率高的桿塔位通過換土、使用化學降阻劑降低接地電阻值。但化學降阻劑容易腐蝕接地網(wǎng)、污染環(huán)境、降阻穩(wěn)定性差，已被很多供電部門明文禁止使用。近年開發(fā)的非金屬接地模塊和石墨基柔性接地體等新型接地材料具有抗腐蝕、免維護、施工簡單快捷、降阻穩(wěn)定性好、效果顯著等特點，已逐步獲得推廣運用。

3.4加裝避雷器

針對輸電線路的保護還可以采用加裝避雷器的方式，發(fā)生雷擊后，雷電流會借助避雷器發(fā)生分流，雷電流經(jīng)過避雷線可以流入附近的桿塔，電流經(jīng)過塔體后可以從地下流走。如果雷電流數(shù)值超過了額定負荷，避雷器實現(xiàn)了分流現(xiàn)象，雷電流流入到避雷線后，經(jīng)過導線后，在導線間會產(chǎn)生電磁感應作用，導線與避雷線會存在耦合分量的影響。分流的耦合作用會導致導線電位提升，電位差會低于閃絡電壓，從而避免了閃絡現(xiàn)象的影響。

4輸電線路的檢查要點和維護措施

在對輸電線路進行檢修和維護時，必須由專業(yè)的檢修人員來操作，熟練掌握離線和在線的檢修方式。在對架空輸電線路進行檢修時，重點是檢修時的安全問題，因為電線桿、塔等所處的工作環(huán)境容易受各種外界因素的干擾。在外界電路材料的檢修和保養(yǎng)維護時，要確保線路的穩(wěn)定工作和檢修人員的人身安全。防雷檢測是保證輸電線路穩(wěn)定工作正常運轉的有效手段，目前，我國的防雷技術已經(jīng)處于世界先進水平，但是，仍需要在日常生活中對輸電線路進行保養(yǎng)和檢修，以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在輸電線路的建設過程中，工作人員要嚴格按照國家的標準和相關規(guī)范進行施工，做到每個環(huán)節(jié)都有專人檢查，提高輸電線路的整體工作效率，減少由輸電線路故障帶來的經(jīng)濟損失。

結束語

在我國保證電力正常工作的重要設施就是輸電線路的正常運作，輸電線路在人民正常的生活中發(fā)揮著重要的作用。輸電線路途徑雷雨多發(fā)的區(qū)域，易受到雷電的作用，引發(fā)跳閘事故。因此有必要分析雷擊跳閘產(chǎn)生的原因。針對原因對輸電線路要采取相應的保護措施，防止發(fā)生雷電后線路引發(fā)跳閘問題。輸電線路的防雷措施要考慮到所在區(qū)域的實際，防雷措施要有針對性，要實現(xiàn)綜合防雷，以控制輸電線路雷擊跳閘事故的發(fā)生。

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（作者單位：國網(wǎng)晉城供電公司）