論輸電線路防雷保護(hù)及新方式

袁存景 邵立忠 袁野 宋翠梅

（山東中呈防雷科技有限公司）

0 引言

最近幾年，雷擊引起的高壓線路跳閘的次數(shù)越來越多，這不僅導(dǎo)致供電設(shè)備不能正常運(yùn)行，還危害到了供電的可靠性。架空輸電線路的雷擊跳閘一直是困擾安全輸電的一個難題，為減少高壓線路的雷擊跳閘故障，相關(guān)工作人員也必須采取相關(guān)措施，從而保證供電線路的正常運(yùn)行。

1 雷電對電力輸電線路的危害

雷電具有不確定性和強(qiáng)烈性，具有極大的破壞能力，能夠在瞬間產(chǎn)生巨大的磁場效應(yīng)。因此，雷電如果擊中電力輸電線路，就會導(dǎo)致輸電線路的絕緣體失效，造成電壓危害引發(fā)跳閘，這就會造成電力事故，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2 傳統(tǒng)的基于引雷接閃原理的線路防雷的基本方法

引雷防雷的根本原則就是提供一條使雷電 (包括雷電電磁脈沖輻射）對大地泄放的放電通道，盡量降低通道阻抗，使雷電流沿著我們設(shè)計(jì)的安全路徑釋放掉，其含義就是要控制雷電能量的安全泄放。

傳統(tǒng)的輸電線路防雷措施有在輸電線的上方架設(shè)避雷線、架設(shè)線路的鐵塔上安裝避雷針、加強(qiáng)線路的絕緣增加絕緣串、采用差式絕緣、多回輸電線采用不平衡絕緣方式及架設(shè)耦合地線等。

3 新防雷方式無源電暈場驅(qū)雷器概述

無源電暈場無源驅(qū)雷器是利用金屬多短針形成的“似尖端效應(yīng)”，使電暈場驅(qū)雷器周圍的環(huán)境電場遠(yuǎn)高于被保護(hù)目標(biāo)物，但低于傳統(tǒng)避雷針，從而使被保護(hù)物體處于相對安全的狀態(tài)。這種驅(qū)雷器的結(jié)構(gòu)是有許多放電極短針尖端組成的球面，下面是一個支撐座，當(dāng)雷暴云來時雷云電場達(dá)到空氣擊穿閾值時，驅(qū)雷器電暈艙及尖端產(chǎn)生高達(dá)30mc/s電暈離子，在驅(qū)雷器及其被保護(hù)物體上方形成電暈離子層，如圖1所示。覆蓋在被保護(hù)目標(biāo)上的電暈離子層抑制上行正先導(dǎo)的始發(fā)，從而大大減少接閃的可能性，更大程度地保護(hù)目標(biāo)物不被雷擊。同時電暈離子層離子在雷云電場作用下不斷向上擴(kuò)散，與雷云電荷相互作用，使云-地極板等效為漏電壞電容，有效抑制雷云充電至放電擊穿水平，削弱了雷云下行先導(dǎo)的發(fā)展速度及強(qiáng)度，阻礙雷云放電通道建立。我們都知道雷暴的形成到泄放消失大約30min到60min的時間，半個小時后雷暴云就隨著大風(fēng)消散遠(yuǎn)去，實(shí)現(xiàn)“非引雷入地”防雷。

這種防雷方式是近兩年的新產(chǎn)品，擁有了國家發(fā)明專利及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)可。最重要的是在國網(wǎng)輸電線路上已經(jīng)得到應(yīng)用，而且在關(guān)鍵線路起到了相當(dāng)好的效果，經(jīng)常跳閘的線路不跳閘了或減少了很多。

無源電暈場驅(qū)雷裝置區(qū)別于260多年來沿用的以避雷針為代表的“引雷入地”防雷方式，采取國際領(lǐng)先的雷電防護(hù)理論，運(yùn)用屏蔽保護(hù)的原理，通過在雷云電場作用下可釋放電暈離子，電暈離子覆蓋在被保護(hù)物體形成屏蔽保護(hù)，可抑制上行先導(dǎo)的始發(fā)，削弱下行電導(dǎo)的發(fā)展速度，阻礙雷電通道建立，從而實(shí)現(xiàn)“非引雷入地”式防雷，是一種新型防雷裝置。

3.1 主要技術(shù)參數(shù)

本裝置主要技術(shù)參數(shù)如下：

保護(hù)半徑（m）：10×H（H為無源電暈場發(fā)生器相對安裝高度）；

保護(hù)角θ（°）：84；

無源電暈場電流（mA）:≤30；

驅(qū)雷針放射直徑： 2.1m；

驅(qū)雷針數(shù)量：13支；

外型尺寸：2061.5mm×2061.5mm×1379mm；

材質(zhì)：不繡鋼，合金；

使用壽命（全天候運(yùn)行）：＞30年。

3.2 使用環(huán)境條件

工作溫度（℃）：-40～+55；

貯存溫度（℃）：-40～+50；

相對濕度（%）：98（+30℃）；

本體抗風(fēng)能力（m/s）：50.9（15級）；

防雨：符合GJB 150.8A 要求；

防霉菌：符合GJB 150.10A 要求；

防鹽霧：符合GJB 150.11A 要求；

抗振動：符合GJB 150.16A 要求；

抗沖擊：符合GJB 150.18A 要求；

抗砂塵：符合GJB 150.12A 要求。

4 裝置組成及工作原理

4.1 裝置組成

ZC-QL01A包括雷云電荷屏蔽單元、電暈離子釋放電單元和接地體，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

1）驅(qū)雷陣列針桿為雷云電荷屏蔽單元，固定于針座外部。

2）電暈離子釋放電極的一極與雷云電荷屏蔽單元復(fù)合為一體，另一極與接地導(dǎo)體連接。

3）接地電極經(jīng)底座法蘭盤固定于鋼塔頂端，經(jīng)法蘭座連接的塔體可靠接地。

4.2 無源電暈場驅(qū)雷器保護(hù)范圍：

保護(hù)范圍為針端安裝高度H的10倍（相應(yīng)保護(hù)角84°）的保護(hù)范圍內(nèi)不會形成雷擊。保護(hù)范圍如圖3所示。

5 安裝

5.1 安裝條件

1）安裝需準(zhǔn)備的工具如下：呆板、活動板手、安全繩等；

2）裝置安裝位置已選定，塔架已安裝完成，塔架平臺安裝孔與孔位模板配合一致；設(shè)備安裝法蘭尺寸如圖4所示。

3）安裝需在無雷云天氣時進(jìn)行。

5.2 安裝的技術(shù)要求

裝置的安裝必須由2人以上的專業(yè)技術(shù)人員來完成。

5.3 無源電暈場驅(qū)雷器與鐵塔的連接

連接示意圖如圖5所示。

6 注意事項(xiàng)

1）在ZC-QL01A驅(qū)雷裝置安裝過程中，塔架下方直徑10m范圍內(nèi)嚴(yán)禁站人，以防安裝時物件墜落傷及人員；

2）各部分連接必須牢固；

3）陰雨天氣禁止人員在塔架上安裝或停留。

7 例行檢查及維護(hù)

1）如無源電暈場驅(qū)雷器裝于鋼塔上，需每兩年定期檢查塔體是否有銹蝕、連接處是否松動，如發(fā)現(xiàn)則應(yīng)及對塔體進(jìn)行維護(hù)。

2）為了配合統(tǒng)計(jì)無源電暈場驅(qū)雷器的驅(qū)雷可靠性，根據(jù)用戶需要可選配雷擊計(jì)數(shù)器。

3）每個雷雨季前、后記錄雷擊計(jì)數(shù)器讀數(shù)是否為零。雷擊計(jì)數(shù)器安裝在本驅(qū)雷裝置塔腳處及其他原有避雷針的引下線上。

4）在使用雷擊計(jì)數(shù)器之前，請先將數(shù)據(jù)歸零。

8 在關(guān)鍵線路塔的頂部安裝電暈場驅(qū)雷器

驅(qū)雷器作為新型防雷方式之一，不用在整個輸變電線路的每個桿塔都需安裝電暈場驅(qū)雷器，遭受雷擊的場所也有一定規(guī)律，一般在下列特殊區(qū)域的桿塔加裝驅(qū)雷器防雷設(shè)備：

1）高山地區(qū)的輸電線路，安裝在海拔較為高的地段線路塔上；

2）送輸電管理部門有雷電防控系統(tǒng)的，系統(tǒng)顯示是雷暴區(qū)的線路段；

3）線路地下有礦的地區(qū)；

4）線路跨越高速公路和河流及其他輸電線路；

5）歷史遭受過雷擊的塔位；

6）其他陸水連接帶等特殊區(qū)域地形。

9 結(jié)束語

由此可見，隨著科技發(fā)展，生產(chǎn)和生活用電量越來越大，電能已經(jīng)成為不可缺少的資源之一，如何保證電力的供應(yīng)對于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高都有非常重要的意義。在電力輸送過程中，如何防雷顯得十分重要，防雷擊新技術(shù)的研究已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，線路防雷的保護(hù)措施會越來越多。在實(shí)際應(yīng)用中，輸電線路的防雷保護(hù)是一個系統(tǒng)工程，需要因地制宜，根據(jù)不同區(qū)域的地形地貌和氣候特點(diǎn)，合理地選擇防雷保護(hù)措施。如在高原山區(qū)，雷擊次數(shù)多，而且地形越惡劣的環(huán)境越嚴(yán)重，經(jīng)驗(yàn)表明采用單一的避雷器不能產(chǎn)生很好的避雷效果，但是如果配上新技術(shù)無源電暈場驅(qū)雷器防雷裝置就可以大大降低雷擊率和線路跳閘率，所以在輸電線路中無源電暈場驅(qū)雷器裝置既可以在平原應(yīng)用還可以應(yīng)用在地質(zhì)惡劣的山上。