1000kV特高壓交流輸電線(xiàn)路雷擊危害及防雷接地對(duì)策

黃克選　蘇蕾　姚舜

摘要：隨著特高壓輸電線(xiàn)路的數(shù)目日益增多，電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全問(wèn)題也日益引起人們的重視。由于高壓輸電線(xiàn)路本身的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，又極易遭受雷擊，一旦遭受雷擊，特高壓輸電線(xiàn)路就會(huì)發(fā)生短路和起火，對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成極大的威脅。所以，為了有效地保護(hù)人民的生命和財(cái)產(chǎn)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)發(fā)展，必須做好特高壓輸電線(xiàn)路的防雷工作。本文就1000kV特高壓直流輸電線(xiàn)路的防雷技術(shù)進(jìn)行了探討，為今后的工作提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：特高壓輸電線(xiàn)路;防雷工程;設(shè)計(jì)

0.引言

為確保特高壓線(xiàn)路的安全運(yùn)行，輸電線(xiàn)路的防雷工作是其中的關(guān)鍵，只有對(duì)國(guó)內(nèi)外特高壓輸電線(xiàn)路的實(shí)際運(yùn)行情況做出充分的了解，并汲取相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，才能建立起經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的輸電線(xiàn)路。一般來(lái)說(shuō)，由于特高壓線(xiàn)路的施工位置和環(huán)境都比較惡劣，很多地方都是在山區(qū)，所以經(jīng)常會(huì)有閃電襲擊，所以在特高壓線(xiàn)路上經(jīng)常會(huì)發(fā)生故障。針對(duì)特高壓線(xiàn)路的雷擊，其主要特征有兩個(gè)：一是由于線(xiàn)路的絕緣等級(jí)比較高，通常在雷擊中出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象的可能性較低;二是由于線(xiàn)路建設(shè)后的桿塔比較高，因此很容易出現(xiàn)繞線(xiàn)現(xiàn)象。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，為了使雷電過(guò)電壓盡可能的被防護(hù)，在特高壓線(xiàn)路上都做了詳細(xì)的防雷工作，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。因此，有必要吸取和借鑒國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，以解決我國(guó)1000kV特高壓線(xiàn)路的防雷問(wèn)題。

1.交流特高壓輸電線(xiàn)路

目前國(guó)內(nèi)的輸電線(xiàn)路中，采用的是1000kV的交流特高壓輸電線(xiàn)路，所以在全輸電線(xiàn)路中，交流特高壓輸電線(xiàn)路可以滿(mǎn)足區(qū)域間的電能輸送和二次分配。交流特高壓輸電線(xiàn)路的塔架構(gòu)造特點(diǎn)：交流特高壓輸電線(xiàn)路在使用過(guò)程中要適當(dāng)?shù)卦O(shè)定間距以及間隙，所以設(shè)計(jì)者應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行架設(shè)，并保證絕緣子的高度大于1米，而交流特高壓電線(xiàn)與地面之間的間隔應(yīng)大于26米。由于大部分的桿塔都在50米以下，桿塔的長(zhǎng)度超過(guò)80米，所以在進(jìn)行桿塔的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)者必須根據(jù)桿塔的塔高和塔的應(yīng)力值來(lái)進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)樘馗邏弘娋€(xiàn)重量大，桿塔的設(shè)計(jì)高達(dá)50米，所以其承受的應(yīng)力值非常大，所以所確定的1000kV電壓等級(jí)交流特高壓輸電線(xiàn)路桿塔的強(qiáng)度是常規(guī)500kV線(xiàn)桿塔的4倍。

2.影響1000kV特高壓輸電線(xiàn)路繞擊耐雷性能的因素

2.1地面傾角的影響

在相同的桿塔高度，繞擊率隨地表傾角的增加而增加，而地形對(duì)繞擊跳閘的影響也很大;對(duì)普通的桿塔來(lái)說(shuō)，平原上的閃電繞擊率很低，基本上可以達(dá)到完全覆蓋的要求，但是當(dāng)坡度發(fā)生變化時(shí)，丘陵和山區(qū)線(xiàn)路的繞擊率就會(huì)增加。

2.2桿塔高度的影響

在相同的保護(hù)角度、相同的地面傾角和相同數(shù)量的絕緣子片數(shù)的情況下，隨著桿塔高度的增加，繞擊率逐漸增加。隨著桿塔高度的增加，繞線(xiàn)速度也隨之增加。在10度的保護(hù)角度下，65m的桿塔在不影響線(xiàn)路的耐雷性的前提下，其繞擊率降低63%。另外，隨著桿塔高度的增大，反擊跳閘率也會(huì)隨之增大，所以在有條件的前提下，應(yīng)盡可能地減少桿塔的高度，以提高輸電線(xiàn)路的抗雷能力。

2.3防護(hù)角度的作用

相同情況下，隨著避雷線(xiàn)防護(hù)角度的增加，繞擊率也隨之增加。與地面傾斜角度、桿塔高度的變化比較，保護(hù)角度的變化更為明顯，在平地上，保護(hù)角度為100的保護(hù)角度比15°保護(hù)角度可以減少65%，而在山地、丘陵，由于地面傾斜角度增加，保護(hù)角度越小，繞擊率越低。在15°的地表傾斜情況下，5°防護(hù)角度大于10°的保護(hù)角度，可以降低62.4%的繞擊率，而在地表傾斜角度為200的情況下，降低約70.2%。可以認(rèn)為，與其他因素相比，保護(hù)角度對(duì)繞擊率的影響更為明顯。

2.4系統(tǒng)工作電壓的影響

隨著三相線(xiàn)路工作電壓相角的改變，工作電壓值改變，三相電流A、B、C三相繞擊跳閘率也隨之變化。在B相位工作時(shí)，相位的相角從0°逐漸增加到180°時(shí)，A、C相的工作工作電壓相角也隨之發(fā)生變化。B相的工作電壓相角從0度到180度，工作電壓的大小隨時(shí)間的推移呈下降趨勢(shì)，繞擊性下降。對(duì)同一時(shí)間的不同位置，A、B、C三相繞擊跳斷率最小，A、C相繞擊跳斷率相近，但A、C相繞擊跳斷率均較B相繞擊跳斷率高，但A相繞擊跳斷率略高。

3.1000kV特高壓交流輸電線(xiàn)路防雷措施

3.1高壓輸電線(xiàn)路的防雷

降低塔柱高度和塔頂電勢(shì)，從而減少實(shí)際的接地電阻，增強(qiáng)輸電線(xiàn)路的防雷防護(hù)。

3.2避雷針的保護(hù)

在進(jìn)行防雷保護(hù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有些電力桿塔的位置很高，因此閃電發(fā)生的位置會(huì)與高壓塔線(xiàn)之間的距離非常接近，或者是與塔線(xiàn)相平行，這樣的話(huà)，塔周?chē)碾姶怒h(huán)境就會(huì)變得十分復(fù)雜，近距離的接觸，很容易導(dǎo)致短路。為更好的解決此問(wèn)題，可考慮在塔內(nèi)設(shè)置橫向避雷器。其具體做法和方法是在1000kV架空線(xiàn)路的兩端分別設(shè)置橫向避雷針，并在其兩端增加絕緣層，以防止閃電進(jìn)入，從而降低雷擊。

3.3新防雷方式無(wú)源電暈場(chǎng)驅(qū)雷器

無(wú)源電暈場(chǎng)無(wú)源驅(qū)雷器是利用金屬多短針形成的“似尖端效應(yīng)”，在一定程度上提高了受保護(hù)對(duì)象的電場(chǎng)強(qiáng)度，但比常規(guī)的避雷針要低。該驅(qū)雷器由大量的短針頭構(gòu)成，底部有一個(gè)支架，雷暴云時(shí)雷云的電場(chǎng)會(huì)超過(guò)空氣擊穿臨界點(diǎn)，電暈室和電暈室頂部會(huì)產(chǎn)生高達(dá)30毫秒的電暈離子，從而在驅(qū)雷器和受保護(hù)對(duì)象的上空形成電暈離子層。

3.4接地保護(hù)角度的合理降低

為使1000kV特高壓線(xiàn)路的總體防雷能力最大化，降低繞擊跳閘是一項(xiàng)十分必要的措施。接地導(dǎo)線(xiàn)的屏蔽特性對(duì)輸電線(xiàn)路的避雷能力及發(fā)生繞擊的幾率有很大的影響。

4.結(jié)束語(yǔ)

1000kV特高壓交流輸電線(xiàn)路運(yùn)行過(guò)程中，由于雷電的存在，會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)很大的安全隱患，因此，防雷技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)1000kV特高壓交流輸電線(xiàn)路的有效保護(hù)，使1000kV特高壓交流輸電線(xiàn)路安全、穩(wěn)定、安全運(yùn)行，為電網(wǎng)的穩(wěn)定、可靠、可靠提供了技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

[1]袁曉飛.關(guān)于110kV高壓輸電線(xiàn)路的防雷保護(hù)措施研究[J].華東科技（綜合），2020，000（004）：P.1-1.

[2]李笑怡.防雷技術(shù)在輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)的應(yīng)用[J].集成電路應(yīng)用，2020（1）：70-71.