架空配電線路雷擊分析與防治措施

康鑫

【摘 ?要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速提升，人們對電力使用需求的可靠性和穩(wěn)定性要求變得越來越高。配電線路以及設(shè)備出現(xiàn)故障不僅會給人們的生活帶來不便，同時也會給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)而降低電力公司供電服務(wù)的水平。近些年來因?yàn)槔纂娝鶎?dǎo)致的電力事故層出不窮，在整個電力事故原因中占據(jù)很大的比例，所以我們要對配電線路設(shè)置中的防雷工作進(jìn)行探討，提出相應(yīng)的防范保護(hù)策略。

【關(guān)鍵詞】架空配電線路;雷擊;防治措施

1雷電的破壞

（1）雷電感應(yīng)。天空中的帶電云層和與大地之間產(chǎn)生的巨大靜電場。在雷擊作用下出現(xiàn)大范圍的電力釋放，當(dāng)正負(fù)電荷與附近地面中的導(dǎo)體、電力線路以及金屬設(shè)備相接時，就會產(chǎn)生束縛電荷。由于無法快速疏散電荷而形成了感應(yīng)過電壓。尤其是當(dāng)雷擊放電與輸電線路相交時這種感應(yīng)器過電壓的數(shù)值可達(dá)到數(shù)百千伏，瞬間導(dǎo)致整個電力網(wǎng)絡(luò)中的線路由于電流和電壓過大出現(xiàn)絕緣閃絡(luò)的現(xiàn)象，進(jìn)而影響到整條線路上的所有連接的電氣設(shè)備受到破壞。

（2）直接雷擊。當(dāng)雷電直接擊打在架空電線路或是與建筑物接觸時，強(qiáng)大的雷電所造成的電波會沿著輸電線路直接進(jìn)到建筑內(nèi)部。同時高電位以及閃絡(luò)放電的原因造成室內(nèi)電氣設(shè)備的損壞。雷電生成的電流值和電壓數(shù)值非常高，低則幾萬伏瞬間電壓值可達(dá)到幾百萬伏。而且它出現(xiàn)的時間非常短暫，短時間所釋放出的巨大能量從功率角度來看具有強(qiáng)大的破壞力。

2雷擊類型及成因

2.1直擊雷

直擊雷主要是指在自然條件下，配電線路直接受到雷擊的干擾，導(dǎo)致線路隨之產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的電流，并因此對該線路上的相關(guān)配電裝置帶來直接的損害。雷電直接擊中桿塔頂部是該地區(qū)最普遍的雷擊現(xiàn)象，這使得其大量的桿塔在這個過程中受損或者被擊毀，同時配電線路也因此被迅速破壞。

2.2地電位提高

在配電線路架空過程中，在遭受到雷擊之后，在各方面因素的共同作用下并未被擊毀，并且還能夠處于正常運(yùn)行狀態(tài)。但由于雷電流在直接傳到大地之后，會致使其電位因此得到了迅速的增強(qiáng)。地電位的增強(qiáng)可致使接地電壓因此得到了迅速的提升，甚至可能出現(xiàn)超出線路本身承受電壓的情況，這就導(dǎo)致配電設(shè)備遭受損害，嚴(yán)重情況下還可導(dǎo)致整個線路均陷入到癱瘓狀態(tài)下。

根據(jù)相關(guān)測算數(shù)據(jù)顯示，配電線路在遭受到雷擊之后，雷電流隨之被引入到地下，并因此產(chǎn)生10Ω的電阻，這就使得接地電壓能夠被迅速增強(qiáng)，并升高到100kV，從而導(dǎo)致整個配電線路的總接地電壓迅速上升到200kV。在這種情況下，若不及時將線路切斷，那么過高的電壓會導(dǎo)致其周圍的配電裝置在短時間內(nèi)就被燒毀，從而使得整個配電網(wǎng)的運(yùn)行受到較大影響。

雷擊本身屬于一種自然天氣反應(yīng)，但其產(chǎn)生實(shí)際上是一個電荷放電的過程，瞬間產(chǎn)生的雷電電壓也能夠迅速增加達(dá)到400kV，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出架空配電線路所能夠承擔(dān)的額定電壓，一旦配電線路遭受到雷電的影響，就極易發(fā)生相關(guān)配電裝置被損毀的情況，從而致使整個線路無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為此，在對架空配電線路進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，結(jié)合其所處的地理環(huán)境、地形地質(zhì)情況以及線路分布情況，采取相應(yīng)的雷電防護(hù)非常有必要。

3防雷的措施

3.1科學(xué)合理規(guī)劃設(shè)計(jì)送電線路

為有效提升送電線路發(fā)展建設(shè)防雷能力，首先，最為根本的是對線路自身基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施做出保障，線路傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施建設(shè)需最大程度減小引發(fā)雷擊范圍，從而對地理位置進(jìn)行規(guī)劃有效降低雷擊情況的發(fā)生。比如，基礎(chǔ)線路建設(shè)階段，需盡可能排除水資源、礦產(chǎn)資源等區(qū)域，增強(qiáng)送電線路鄰近區(qū)域的絕緣范圍，確保傳輸穩(wěn)定不受影響。又如，某地區(qū)線路基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施建設(shè)階段，對施工區(qū)域采取仔細(xì)勘察，對線路基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施建設(shè)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，有效減小線路實(shí)際運(yùn)行階段雷擊跳閘等現(xiàn)象的發(fā)生概率。

3.2合理選取絕緣

對于送電線路，絕緣配合需對電氣設(shè)備荷載電壓以及保護(hù)裝置特點(diǎn)和絕緣耐受性等因素進(jìn)行綜合全面的考量與分析，合理明確設(shè)備設(shè)施的實(shí)際絕緣能力，減小絕緣引起的問題，使設(shè)備設(shè)施的檢修維護(hù)更加方便，節(jié)約建造成本。選取絕緣子串?dāng)?shù)量時，需確保破壞強(qiáng)度較高，絕緣強(qiáng)度較強(qiáng)，承受過電壓能力優(yōu)秀。選取塔頭絕緣，考慮大氣環(huán)境與絕緣子串通空氣間隙之間存在的放電電壓，由于空氣密度與濕度會對電壓產(chǎn)生較大影響，空氣密度與濕度較大情況下，放電電壓相對較大，濕度一定情況下，絕緣表面可形成閃絡(luò)現(xiàn)象。

3.3架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線防雷措施，在送電線路應(yīng)用較為普遍，避雷線可以有效防止雷電對導(dǎo)線部分造成雷擊，還可以對電流進(jìn)行有效分離，減小桿塔存在的實(shí)際雷電電流，從而減小塔頂位置存在的實(shí)際電位。耦合導(dǎo)線，則能夠減小絕緣子存在的有效電壓;屏蔽導(dǎo)線，可以降低導(dǎo)線實(shí)際存在有效感應(yīng)過電壓。通常情況下，線路電壓較高時避雷線實(shí)際效果較為明顯，與此同時，避雷線成本相對較低。規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)明確要求，高壓送電線路避雷線設(shè)置應(yīng)進(jìn)行全線設(shè)置。

為增強(qiáng)避雷線屏蔽導(dǎo)線的實(shí)際效果，使雷電無法繞過避雷線對導(dǎo)線造成雷擊，需減小繞擊率。避雷線邊導(dǎo)線保護(hù)角范圍需規(guī)定為20°～30°之間較為適宜，高壓線路設(shè)置為20°上下較為適宜，特高壓線路以及超高壓線路設(shè)置應(yīng)不高于15°為適宜。

3.4安裝避雷器

（1）無間隙型。避雷器同導(dǎo)線之間采取直連，對電站型避雷器做出借鑒與延續(xù)，帶有穩(wěn)定的吸收沖擊能量，運(yùn)行與操作電壓情況下，無放電延時與串聯(lián)間隙不發(fā)生動作，避雷器自身不帶電，排除電器老化問題;串聯(lián)間隙上部與下部位置電極為垂直設(shè)置，放電特性無變化、分散性較小等特點(diǎn)。（2）帶串聯(lián)間隙型。避雷器同導(dǎo)線之間采取空間間隙進(jìn)行有效連接，雷電電流出現(xiàn)則會承受工頻電壓產(chǎn)生的作用，可靠性良好運(yùn)行期限較長等特點(diǎn)。帶串聯(lián)間隙型應(yīng)用較為普遍，間隙存在的隔離效果，避雷器不需要考慮運(yùn)行電壓與老化問題，故障問題對線路運(yùn)行不產(chǎn)生影響。

3.5減小接地電阻

桿塔接地電阻增加的主要因素包括：（1）接地體發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，特別是山區(qū)環(huán)境酸性土壤或是風(fēng)化土壤情況下，較易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)腐蝕，連接點(diǎn)位置腐蝕情況最為嚴(yán)重。（2）山坡坡帶位置，雨水沖刷作用導(dǎo)致水土流失對線路穩(wěn)定性造成影響。（3）外力形式造成破壞，接地引下線或是接地體出現(xiàn)丟失情況或是遭到外力破壞。接地電阻同耐雷能力存在反比關(guān)系，參考土壤電阻率，最大程度減小接地電阻，成為提升耐雷能力的重要方式。

具體措施包括：（1）對線路測試不符標(biāo)準(zhǔn)接地電阻做出全面仔細(xì)的再次檢測，對土壤電阻率做出檢測。（2）對檢查不符標(biāo)準(zhǔn)的桿塔放射線進(jìn)行開挖，進(jìn)行合理鋪設(shè)，對接地線進(jìn)行合格連接。然后，對未設(shè)置接地引線的桿塔進(jìn)行焊接，地接地電阻進(jìn)行再次測試，對不符標(biāo)準(zhǔn)桿塔進(jìn)行再次建設(shè)。（3）對設(shè)置接地電阻但不符標(biāo)準(zhǔn)桿塔，添加降阻模塊采取優(yōu)化升級處理。

結(jié)論

在10kV架空配電線路的設(shè)置過程中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識防雷設(shè)計(jì)在其中的重要性，同時也是保障線路實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行的重要方法。結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w情況，在對地形地質(zhì)條件進(jìn)行綜合考察之后，在進(jìn)行相關(guān)防雷方案的設(shè)計(jì)，并配置相關(guān)的防雷裝置，從而實(shí)現(xiàn)對雷擊事故的控制，為整個配電線路構(gòu)建一個安全的運(yùn)行環(huán)境。

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（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司陽泉供電公司）