電力輸電線路防雷接地技術(shù)研究

吳錦清

摘要：隨著自然氣候及環(huán)境的不斷惡化，雷暴天氣的發(fā)生率也在不斷提高，如果輸電線路遇到雷擊，則會(huì)對(duì)線路的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重阻礙，對(duì)電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的影響?；诖耍疚氖紫葘?duì)電力輸電線路遭受雷擊的危害進(jìn)行分析，并對(duì)防雷接地技術(shù)應(yīng)用的措施進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：電力;輸電線路;防雷接地技術(shù)

隨著我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)電能的需求也在與日俱增，在這一大背景下，為了滿(mǎn)足廣大用戶(hù)的要求，電力企業(yè)開(kāi)始大范圍建設(shè)輸電線路，但是隨著極端天氣的增加以及輸電線路的增多，導(dǎo)致其受到雷擊的風(fēng)險(xiǎn)不斷上升，因此采取有效的電路輸電線路防雷接地技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，有助于保證輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于促進(jìn)電力企業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1、電力輸電線路受雷擊危害分析

1.1直擊雷危害分析

輸電線路運(yùn)行過(guò)程中，直擊雷的危害程度最為嚴(yán)重，如果發(fā)生直擊雷，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線和桿塔受到雷擊的威脅，如果線路被直擊雷雷擊中后，其電壓會(huì)超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，電流持續(xù)升高，導(dǎo)致線路被嚴(yán)重摧毀，進(jìn)而對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行產(chǎn)生影響。

1.2繞擊成因分析

在對(duì)輸電線路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了能減少輸電線路防雷擊風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)人員首先需要全面分析雷擊原因，通過(guò)實(shí)測(cè)以及模擬實(shí)驗(yàn)可知，線路受雷擊主要原因在于雷電流強(qiáng)度、線路桿塔及接地電阻、線路絕緣放電電壓等。雷電繞擊率同輸電線路區(qū)域環(huán)境、電力線路桿塔高度等因素息息相關(guān)。因此相較于平地輸電線路，桿塔輸電線路繞擊率更高。對(duì)山區(qū)線路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，存在大高差檔距以及跨越度較大的問(wèn)題，這一區(qū)段電力線路耐雷性能不佳。另外，一些區(qū)域雷擊活動(dòng)較強(qiáng)，也會(huì)導(dǎo)致線路受雷擊風(fēng)險(xiǎn)提高。

1.3感應(yīng)雷危害分析

雷擊過(guò)程中，感應(yīng)雷情況十分常見(jiàn)，電力系統(tǒng)上方有雷雨云時(shí)，線路中會(huì)感應(yīng)出大量與雷雨云極性相反的電荷（稱(chēng)束縛電荷），當(dāng)雷雨云對(duì)其它物體放電后，線路中的束縛電荷迅速向兩端擴(kuò)散，使導(dǎo)線產(chǎn)生較高的過(guò)電壓，引起線路故障。這也是防雷接地保護(hù)需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

1.4反擊成因分析

受到雷擊后，雷電流通過(guò)線路桿塔頂部或者避雷線通過(guò)接地體和塔體，導(dǎo)致桿塔點(diǎn)位持續(xù)上升，導(dǎo)線上形成感應(yīng)過(guò)電壓，如果感應(yīng)過(guò)電壓和桿塔點(diǎn)位合成的電位差大于電力線路絕緣閃絡(luò)電值，桿塔和導(dǎo)線便會(huì)存在反擊閃絡(luò)。架設(shè)線路時(shí)，為了提高輸電線路耐雷性能，可以通過(guò)提高其耦合系數(shù)或者減少桿塔接地電阻等方式改善耐雷性能[1]。

2、電力輸電線路防雷接地技術(shù)

2.1設(shè)置側(cè)向避雷針

通常情況下，桿塔側(cè)向避雷針的雷電吸引力非常強(qiáng)，有助于提高避雷線對(duì)雷電吸引的能力，進(jìn)而使其保護(hù)范圍擴(kuò)增。如果雷云先導(dǎo)放電和地面形成一定距離，側(cè)向避雷針可以通過(guò)改變先導(dǎo)通道電場(chǎng)，對(duì)電場(chǎng)移動(dòng)方向進(jìn)行合理調(diào)整，將雷電轉(zhuǎn)移到避雷針接閃器位置，保證雷云電荷在避雷針位置便被釋放，因此設(shè)置側(cè)向避雷針的效果較好。其特殊針型結(jié)構(gòu)可以強(qiáng)化低空部位的弱雷吸引，降低高空部位的強(qiáng)雷效果，避雷性能較佳，但對(duì)桿塔接地電阻要求較高。

2.2安裝自動(dòng)重合閘裝置

將自動(dòng)重合閘裝置安裝于架空輸電線路上，能夠在其實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中受到雷擊發(fā)揮良好的保護(hù)作用，這也是一種安全性極高的防雷設(shè)計(jì)，如果輸電線路發(fā)生問(wèn)題會(huì)立刻跳閘處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路的有效保護(hù)。也就是說(shuō)，如果雷電擊中桿塔或者輸電線路，因?yàn)樵O(shè)置自動(dòng)重合閘裝置能夠在線路跳閘后及時(shí)自動(dòng)重合，進(jìn)而能夠恢復(fù)桿塔上安裝絕緣裝置的絕緣性能，通過(guò)該裝置有助于提高對(duì)用戶(hù)供電的穩(wěn)定性。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，如果線路沒(méi)有設(shè)置其他防雷保護(hù)裝置，重合閘便是確保供電穩(wěn)定性的一大手段。如果設(shè)置其他防雷保護(hù)裝置，重合閘可當(dāng)做主要的備用保護(hù)裝置，尤其是對(duì)35kV以下線路來(lái)說(shuō)，具有高接地電阻縣里，通過(guò)自動(dòng)重合閘保護(hù)裝置有助于提高其防雷性能。因此各級(jí)電壓線路都需要使用該裝置，通常情況下使用單相自動(dòng)重合閘裝置，如果情況必要還需要使用三相裝置[2]。

2.3對(duì)線路絕緣性進(jìn)行改變

高壓輸電環(huán)節(jié)，如果線路桿塔較高，那么其受到雷擊的風(fēng)險(xiǎn)也較大，所以一些高桿塔輸電線路雷擊發(fā)生率要明顯高于其他區(qū)域線路雷擊發(fā)生率。對(duì)于高桿塔防雷擊設(shè)計(jì)，通常在建設(shè)高桿塔的過(guò)程中，首先需要對(duì)桿塔頂部空間進(jìn)行加大處理，并通過(guò)距懸式絕緣子和增加絕緣子片數(shù)的方法提高其防雷擊性能，強(qiáng)化抗雷擊效果。如果高桿塔受到雷擊，多數(shù)情況下會(huì)形成較大的等值電感和感應(yīng)電流，并且受到雷擊的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)隨著桿塔高度的升高而提升。需要結(jié)合相關(guān)規(guī)定，將桿塔高度40m為標(biāo)準(zhǔn)，如果超出這一范圍，每隔10m則需要加設(shè)一個(gè)絕緣子，如果超出100m，需要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況明確絕緣子的添加數(shù)量。

2.4接地技術(shù)的應(yīng)用

首先，需要合理架設(shè)耦合地線。如果想要減少桿塔接地電阻相對(duì)困難，可以使用架設(shè)耦合地線的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。主要為將接地線增設(shè)在導(dǎo)線的下方位置，進(jìn)而提高線路的耐雷性能，減少反擊跳閘故障發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。耦合地線的架設(shè)不但可以有效減少桿塔分流系數(shù)，又能夠確保在接地電阻率較高的區(qū)域雷電感生電流接近接地裝置發(fā)生散流，進(jìn)而有效減少桿頂部的感應(yīng)電壓。并且耦合地線的架設(shè)有助于強(qiáng)化導(dǎo)線同地線之間的耦合性，防止因?yàn)闂U塔頂部發(fā)生雷擊對(duì)絕緣子造成威脅。其次，需要減少桿塔接地電阻。使桿塔接地電阻下降有助于減少雷擊塔頂過(guò)程中的過(guò)電壓，進(jìn)而有效減少雷電流對(duì)輸電線路造成的沖擊，大幅降低跳閘發(fā)生率，效果明顯。同時(shí)接地電阻、土壤電阻率同接地電極的形式息息相關(guān)。如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了避雷針，輸電線路周?chē)寥赖碾娮栊∮?00，工頻接地電阻不能大于10;如果輸電線路周?chē)寥赖碾娮璩^(guò)500但是低于1000，工頻接地電阻不能大于20;如果輸電線路周?chē)寥赖碾娮璩^(guò)1000但是低于2000，工頻接地電阻不能大于25;如果輸電線路周?chē)寥赖碾娮璩^(guò)2000，工頻接地電阻不能大于30。對(duì)土壤電阻率及接地電極進(jìn)行改變有助于減少桿塔接地電阻，效果確切。最后，需要合理安裝垂直地級(jí)。垂直地級(jí)的合理安裝有助于改善輸電線路表面土壤接地質(zhì)量不佳的問(wèn)題，尤其是對(duì)一些土壤電阻率較高的區(qū)域來(lái)說(shuō)，安裝垂直地級(jí)效果明顯。工作人員在進(jìn)行安裝的過(guò)程中需要加強(qiáng)對(duì)下述幾個(gè)方面的重視。首先，如果輸電線路為鐵塔，那么對(duì)垂直地級(jí)進(jìn)行安裝的過(guò)程中，需要對(duì)桿塔的距離進(jìn)行合理控制，通常情況下需要保持在5-6m的范圍之內(nèi)。其次，如果架空輸電線路為水泥桿塔，那么對(duì)垂直地級(jí)進(jìn)行安裝的過(guò)程中，需要對(duì)桿塔的距離進(jìn)行合理控制，通常情況下同桿塔距離需要保持在4m左右。對(duì)于垂直地級(jí)需要使用合理的加工方法，目前常用的方法為圓鋼或者角鋼等方法，合理控制地級(jí)間隔，保持在4-6m間，長(zhǎng)度需要高于1.5m[3]。最后，如果需要在高土壤電阻等區(qū)域進(jìn)行垂直地級(jí)的安裝，需要增加極地埋藏的深度，0.8m左右最適宜。除此之外，如果需要在陡坡進(jìn)行垂直地級(jí)的安裝，工作人員首先要做好實(shí)地測(cè)量工作，結(jié)合地表深度對(duì)安裝尺寸進(jìn)行計(jì)算，如果存在洪水沖刷問(wèn)題能夠減少其對(duì)垂直地級(jí)造成的不良影響。

3、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雷擊輸電線路對(duì)廣大用戶(hù)的用電安全問(wèn)題造成了嚴(yán)重的影響，為了提高輸電線路運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，采取有效的防雷擊措施十分必要。防雷接地技術(shù)目前得到了廣泛的應(yīng)用，具有較高的使用價(jià)值，有助于保證輸電線路的平穩(wěn)運(yùn)行，為人們的用電安全穩(wěn)定提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]段有重，孫圣帥，張廷波，等.架空輸電線路的運(yùn)行維護(hù)及防雷措施探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019，（1）：186.

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