關(guān)于山區(qū)35KV線路防雷的分析

錢海衛(wèi)

摘 要：目前山區(qū)輸電線路雷擊跳閘率很高，雷擊配電網(wǎng)線路造成的電力系統(tǒng)運行事故屢有發(fā)生，嚴(yán)重影響供電可靠性和電網(wǎng)安全，本文主要對山區(qū)35KV線路雷害事故的進(jìn)行原理上的分析，找出適合山區(qū)35KV線路雷害事故的防范對策，如安裝線路避雷器、降低桿塔接地電阻等方案。

關(guān)鍵詞：山區(qū);35KV線路;防雷;措施

1輸電線路雷擊的幾種形式：

1.1雷擊大地時

當(dāng)雷擊線路附近大地時，雷電通道的雷電流在通道的周圍建立了強大的磁場，由于雷電流的對電放電，使磁場通道的正電荷得到迅速釋放，使附近的電力線路產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。由于距離的遠(yuǎn)近的隨機性，和雷電流的強弱，此類的雷害所遇不多。

1.2距離更近的雷擊

當(dāng)雷擊距離線路較近L≤65時，此時雷電實際上會被桿塔或?qū)Ь€吸引，形成雷擊桿塔或?qū)Ь€。但先導(dǎo)通道磁場的迅速變化，使導(dǎo)線生產(chǎn)強大的感應(yīng)過電壓，一次雷擊，線路不同相的導(dǎo)線均會產(chǎn)生感應(yīng)過電壓，但如架設(shè)了避雷器，則會在避雷線的屏蔽作用下，感應(yīng)過電壓會大大降低。

1.3雷擊避雷線檔距中央時

在沿導(dǎo)線的兩側(cè)將產(chǎn)生雷電流向相鄰桿塔運動，經(jīng)L/2Vb的時間到達(dá)桿塔，由于桿塔的接地作用，在桿塔處將有一處反射波返回雷擊點，若雷擊點的電流未達(dá)到幅值，雷擊點的電位將下降，若雷擊點電流達(dá)到幅值，產(chǎn)生疊加效應(yīng)，產(chǎn)生更大的雷電流，破壞性更大。如雷擊導(dǎo)線，外部雷電過電壓施加在線路上，會發(fā)生絕緣子閃絡(luò)，如絕緣子性能良好，則閃絡(luò)過后，線路仍可維持供電，但如絕緣子性能已降低，或有零值和低值瓷瓶存在，閃絡(luò)過后有工頻電壓仍可在雷電閃絡(luò)的瓷瓶串建立穩(wěn)定的工頻短路電弧，而造成瓷瓶串的擊穿事故。

1.4雷電繞擊線路

對于35KV以上線路，架設(shè)避雷線是直擊雷防護(hù)最好方法，即便如此，線路仍然有雷閃繞過避雷線擊中導(dǎo)線的可能，雖然繞擊的概率較小，且比較直擊桿塔或?qū)Ь€的過電壓要小，但一旦發(fā)生，往往會引起線路絕緣子串的閃絡(luò)擊穿。因繞擊率與桿塔高度、避雷線懸掛高度和線路經(jīng)地區(qū)的地形地貌有關(guān)，尤其是在山區(qū)，山區(qū)的繞擊率是平原地區(qū)的3倍，

2事例分析：

2.1事故經(jīng)過

2011年6月9日北寧線48#塔兩邊相瓷瓶被擊碎，中相瓷瓶擊穿后炸碎，中相導(dǎo)線掉落在下橫擔(dān)上。此處在兩年內(nèi)發(fā)生了共發(fā)生三次雷擊事故。經(jīng)現(xiàn)場勘察，北寧線48#塔位處寧溪鎮(zhèn)邊緣，四周空曠，遠(yuǎn)處環(huán)山，48#塔立在一處孤零零的小山坡上，山高50米。無避雷線。頂線懸式瓷瓶已被炸碎，散落四周，導(dǎo)線掉落在下橫擔(dān)上，兩邊相導(dǎo)線被擊穿，登桿檢查后，發(fā)現(xiàn)有燒灼的痕跡，水泥桿頂有燒灼的痕跡。此地帶為土質(zhì)為巖石，土壤電阻率較高。

2.2事故原因分析：

經(jīng)現(xiàn)場勘察和分析認(rèn)為，此處事故原因為雷直擊桿頂，雷電流經(jīng)桿塔直接沖擊接地，因接地電阻較高，形成較高的雷過電壓。同時在各導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，因桿塔上的電位較高，桿塔對導(dǎo)線形成反擊過電壓，遠(yuǎn)高絕緣子串的沖閃電壓U50% ，造成三相絕緣子閃絡(luò)，頂線瓷瓶閃絡(luò)后因?qū)Ь€正常電壓建立了對桿塔的燒弧，致使瓷瓶碎裂。縱觀此處的多次雷擊事件，此處的雷擊的異常頻繁，與線路所處地理位置有關(guān)，寧溪山區(qū)是雷電活動的高發(fā)區(qū)，且48#塔的所處位置在環(huán)山的盆地，周圍平地，只有一座小山坡。48#處在小山坡的最高位，因此，地理位置是造成多次雷擊的重要因素，我局因此對這條線路因老化多次提出需要改造的申報，但種種原因無法實行。在無法實施改造的情況下，針對此處，采用避雷措施是非常必要。

2.3事故后防范措施：

初定兩個方案，一、架設(shè)避雷線，通過避雷線引流入地。二、裝設(shè)避雷器。架設(shè)避雷線方案雖然可行，但35KV線路整體耐雷水平不高，存在著繞擊的可能，此條線路在以往也有存在繞擊的案例。且35KV線路增設(shè)避雷線，工程量過大。因此架設(shè)避雷線方案不可行。第二個方案，裝設(shè)避雷器后，當(dāng)雷擊桿塔或繞擊導(dǎo)線在絕緣子串兩端產(chǎn)生的過電壓超過避雷器的放電電壓時，避雷器首先導(dǎo)通動作，釋放雷電流，從而保護(hù)絕緣子串免于閃絡(luò)。因此方案成本小，帶來效果較好，采用此方案;加裝避雷器的同時，采用降阻劑來降低接地電阻，提高線路耐雷水平，防止反擊。

3山區(qū)線路的防雷措施：

3.1架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線是架空電力線路最基本的防雷措施之一，也最具效果，防止雷直擊線路，或當(dāng)雷擊桿塔頂時起到分流作用，降低桿塔頂?shù)碾娢?對導(dǎo)線有耦合作用，屏蔽導(dǎo)線作用，降低導(dǎo)線上感應(yīng)電壓。避雷線對高電壓等級線路全線裝設(shè)效果較好，對35KV線路及以下線路，由于線路本身絕緣比較薄弱，沿全線裝設(shè)避雷線效果不大，一般在進(jìn)出線段1-2公里內(nèi)進(jìn)行架設(shè)。

3.2降低桿塔的接地電阻

雷電活動強烈的地帶或經(jīng)常發(fā)生雷擊故障的桿塔應(yīng)改善接地裝置、電阻率。于一般高度的桿塔，降低接地電阻是提高線路耐雷水平、防止反擊過電壓的有效措施，但山區(qū)線路由于桿塔有效高度及偏坡、傾角等因素的影響，繞擊和感應(yīng)過電壓的概率增大。而繞擊和感應(yīng)過電壓與桿塔接地電阻是無關(guān)的。因此降低接地電阻不是減少雷擊的唯一措施，反而應(yīng)該作為防雷的輔助措施。所以山區(qū)線路桿塔接地電阻在30Ω以下的，沒有必要花更大的力氣去改善接地。而應(yīng)將重點放在易擊段，改善線路的屏蔽，使線路維持一定的耐雷水平。

3.3加強線路絕緣

線路的絕緣水平與耐雷水平成正比，由于輸電線路個別地段需采用大跨越高桿塔（如：跨水庫桿塔），這就增加了桿塔落雷的機會。高塔落雷時塔頂電位高，感應(yīng)過電壓大，而且受繞擊的概率也較大。為降低線路跳閘率，可在高桿塔上增加絕緣子串片數(shù)，加大大跨越檔導(dǎo)線與地線之間的距離，以加強線路絕緣。在35kV及以下的線路可采用復(fù)合絕緣子等沖擊閃絡(luò)電壓較高的絕緣子來降低雷擊跳閘率。

3.4安裝線路避雷器

長期以來，避雷器一直是電力系統(tǒng)限制大氣過電壓的主要措施。35kV線路一般采用3-4片絕緣子，其絕緣水平較低，防雷的措施一般采用安裝避雷線、消弧線圈等措施，很少采用線路避雷器，線路避雷器在10KV線路上已經(jīng)廣泛應(yīng)用，并取得較好的效果，而35KV線路還是采用一般的防雷措施，存在一些問題，因此，需要采用其它更有效防雷措施，如安裝線路避雷器。線路避雷器與絕緣子串并聯(lián)，其沖擊放電電壓和殘壓均低于絕緣子串的放電電壓，當(dāng)雷擊桿塔或繞擊導(dǎo)線在絕緣子串兩端產(chǎn)生過電壓超過避雷器的放電電壓時，避雷器首先動作導(dǎo)通，釋放雷電流，從而保護(hù)絕緣子串閃絡(luò)。這是對于老線路防雷的經(jīng)濟(jì)、有效的辦法。這種防雷措施將大大改善輸電線路防雷性能，且性能與投資比較高。

3.5架設(shè)耦合地線

采用架設(shè)耦合地線的措施，即在導(dǎo)線下方再架設(shè)一條地線。它的作用主要有以下方面：加強架空地線與導(dǎo)線間的耦合，使線路絕緣上的過電壓降低;增加了對雷電流的分流作用;運行經(jīng)驗表明，耦合地線對減小雷擊跳閘率的效果是顯著的，尤其在山區(qū)的輸電線路其效果更為明顯。

4小結(jié)

線路防雷的基本途徑：一方面盡量避免雷害的發(fā)生，這需要在設(shè)計源頭上著重考慮。一方面在雷害情況不能避免的情況下，盡量降低外絕緣的過電壓。同時平時線路的運行維護(hù)也非常重要，運行部門的對線路本體絕緣性能的監(jiān)測，接地電阻值的記錄，絕緣子串的清掃、低值絕緣子的更換等不僅僅是防雷的有效措施，更為今后的線路防雷積累寶貴的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。雷電活動是一個復(fù)雜的自然現(xiàn)象，需要電力系統(tǒng)內(nèi)各個部門的通力合作，才能盡量減少雷害的發(fā)生，將雷害帶來的損失降低到最低限度。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉運濤.山區(qū)10kV架空配電線路防雷措施及其改進(jìn).[J] . 科技資訊. 2019（36）.