輸電線路設(shè)計(jì)中線路防雷技術(shù)的運(yùn)用

韓昌強(qiáng)，何璇，仇國滔

（中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司遵義供電局，貴州遵義，563000）

1 輸電線路抵御雷擊的保護(hù)途徑

1.1 架設(shè)專屬避雷線

作為輸電線路可靠、基礎(chǔ)、安全的防雷擊保護(hù)辦法之一，避雷線的正確增設(shè)可有效對(duì)抗自然雷擊，是工作人員規(guī)避雷擊對(duì)輸電線形成消極安全隱患的可行策略。具體體現(xiàn)在，避雷線擁有自然雷電對(duì)導(dǎo)線實(shí)施損害的防御能力。當(dāng)桿塔頂端部位遭受雷擊時(shí)，避雷線可發(fā)揮其分流電流的積極功效，減少或預(yù)防雷電直接對(duì)桿塔的流入，達(dá)到降低輸電線桿塔頂端部位點(diǎn)位的防雷任務(wù)；可滿足導(dǎo)線的現(xiàn)實(shí)性耦合需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然雷電直擊電線桿塔時(shí)，催化塔頭部位持有的空間縫及絕緣子串的實(shí)時(shí)電壓進(jìn)行大量減少；屏蔽導(dǎo)線，減少導(dǎo)線裝置負(fù)荷下感應(yīng)到的過電壓[1]。避雷線安裝如圖1 所示。

圖1 避雷線的架設(shè)

1.2 降低桿塔接地電阻

輸電線路桿塔接地設(shè)施作為連通避雷線的特殊性裝置，其運(yùn)轉(zhuǎn)原理為在遭遇自然雷擊后向地表廣泛導(dǎo)泄電流，繼而確保線路自體具備的抗雷擊性能。而在這其中，接地設(shè)施擁有的接地電阻強(qiáng)弱與避免雷擊閃絡(luò)現(xiàn)象發(fā)生能力具有連帶效應(yīng)。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料調(diào)查，接地電阻參數(shù)的明顯差異性導(dǎo)致其形成雷擊閃絡(luò)故障幾率存在較大不同。在超出20Ω 接地電阻的線路桿塔狀況下，其持有的雷擊閃絡(luò)問題產(chǎn)生概率超出除10Ω 范圍內(nèi)接地電阻數(shù)值外其他同等情況的桿塔發(fā)生閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)幾十倍，標(biāo)志著接地電阻參數(shù)受諸多客觀因素影響催化下一旦超出20Ω 后，輸電線路時(shí)下運(yùn)轉(zhuǎn)多方位性能將得到明顯跌落。因此，在常規(guī)高程的輸電線路桿塔中，將其接地設(shè)施通過適當(dāng)、合規(guī)的工頻降低措施可有效增強(qiáng)線路自體攜帶的抗雷擊能力，杜絕雷電反擊現(xiàn)象出現(xiàn)；二則，當(dāng)處于不良性客觀接地條件、大接地電阻的復(fù)雜環(huán)境中，桿塔受自然雷擊作用下將會(huì)在主體引下線部位相繼形成高數(shù)值反擊電壓，并與雷電流在承接于接地電阻時(shí)的參數(shù)大致相等。

工作人員在執(zhí)行降低桿塔本體接地電阻數(shù)值任務(wù)中，應(yīng)將“桿塔工頻”、“技術(shù)過程”等相關(guān)統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)性接地電阻參數(shù)有關(guān)的要求設(shè)定為作業(yè)基本遵循，依托作業(yè)區(qū)土壤土體實(shí)際電阻，嚴(yán)謹(jǐn)確定具體接地電阻數(shù)值。常規(guī)情況下，工作人員可運(yùn)用接地設(shè)備，如帶、管等，搭配利用連續(xù)伸長(zhǎng)性質(zhì)的接電線裝置。而該類接地體的正確使用需沿線路延伸方向在其地下增設(shè)1-2 根規(guī)格相符的接電線，保障完成連接作業(yè)后的接電線可與下一基鄰近桿塔主體內(nèi)持有的接地設(shè)施實(shí)現(xiàn)符合相連，但需工作人員將接電線長(zhǎng)度精準(zhǔn)把控在500m 內(nèi)，保證工頻與接地電阻的實(shí)時(shí)契合程度[2]。

1.3 加設(shè)耦合地線

為將輸電線路抗雷擊能力的強(qiáng)化任務(wù)高質(zhì)落地，減少、清除線路在降雨天氣下的受自然雷擊導(dǎo)致的跳閘隱患。工作人員可使用將耦合線增設(shè)于導(dǎo)線主體或其周邊恰當(dāng)位置的有效性防雷措施，雖該方法產(chǎn)生的高繞擊率無法完全回避，但卻能夠在桿塔遭遇雷電襲擊時(shí)展現(xiàn)耦合、分流效用。減少桿塔主體絕緣裝置所需負(fù)荷的高電壓，加強(qiáng)線路耐雷綜合能力。

1.4 增加桿塔絕緣

工作人員可在桿塔塔頭部位滿足尺寸要求前提下合理增添?xiàng)U塔專項(xiàng)絕緣子數(shù)量，提高輸電線路防雷性能。但該方法的實(shí)際施工較考驗(yàn)成本資金的投入，也為安全距離提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，一般情況下需優(yōu)先選用其他抗雷擊策略。該措施與雷電活動(dòng)頻發(fā)、地理高海拔區(qū)域匹配度較高，在此類作業(yè)環(huán)境中，工作人員可嚴(yán)謹(jǐn)、周全考量強(qiáng)化絕緣這一技術(shù)方法。另外，據(jù)“SDJ7-79 電力設(shè)備規(guī)程”有關(guān)條例規(guī)定，工作人員需在總高程超出40m 且具備避雷線裝置的桿塔作業(yè)中，以每提升10m 的標(biāo)準(zhǔn)增設(shè)安裝一片規(guī)格的絕緣子，并將該施工桿塔的接電電阻數(shù)值隨之減少50%，確保作業(yè)成效。

2 抗雷擊辦法新路徑

在當(dāng)前已有的各類高效性防雷保障下，輸電線路主體具備的事故風(fēng)險(xiǎn)、雷擊跳閘等風(fēng)險(xiǎn)隱患依然普遍存在。當(dāng)線路頻繁遭遇雷擊形成多樣不良事故后，將直接威脅電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)能力。且處于高山峻嶺等不良地理?xiàng)l件中，工作人員在短時(shí)間內(nèi)難以準(zhǔn)確探尋、判定出具體雷擊故障發(fā)生實(shí)際路段、位置，以及快速、正確處理輸電線路故障、缺陷。對(duì)此，在創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)、實(shí)效的基礎(chǔ)保證下科學(xué)創(chuàng)造、優(yōu)化出更為前沿性的雷擊防御辦法具有較高重要意義[3]。

2.1 應(yīng)用大直徑絕緣子

總結(jié)輸電線路多年實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，出于雷擊元素造成破損的線路絕緣子串內(nèi)，損害較為嚴(yán)重的絕緣子當(dāng)屬接近裝置主體兩端的1-3 片。其中第一片對(duì)比其他燒毀程度最為嚴(yán)重，而絕緣子串橫擔(dān)側(cè)周邊的比較高。據(jù)高電壓定理知識(shí)，可將絕緣子串屬性比作為處于“棒-棒”且未以均勻形式分布的電場(chǎng)內(nèi)，當(dāng)在其兩端安裝加設(shè)大直徑模式的絕緣子后，將可為絕緣子串提供均勻所處的電場(chǎng)環(huán)境，使其不易被雷電擊穿，加強(qiáng)其雷擊抵抗能力。此外，絕緣子串兩端運(yùn)用大直徑規(guī)模的絕緣子后，當(dāng)負(fù)荷雷擊高強(qiáng)電壓，絕緣子無法抵抗被擊穿時(shí)，僅會(huì)使絕緣子裝置主體兩端的個(gè)別絕緣子發(fā)生損壞，中間部位的絕緣子將可被高質(zhì)保護(hù)；尤其是外徑小、一體化、所用合成工藝制作而成的絕緣子串而言，其防御能力將會(huì)被有力保障；而玻璃材質(zhì)制成的絕緣子串中，將自爆式大直徑標(biāo)準(zhǔn)的玻璃質(zhì)地絕緣子增設(shè)其兩端后，在裝置主體遭遇強(qiáng)電壓發(fā)生灼損、弧燒等不良問題時(shí)可自行執(zhí)行自爆動(dòng)作，為工作人員創(chuàng)建精準(zhǔn)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的便利條件。

2.2 運(yùn)用并聯(lián)間隙

過往傳統(tǒng)形勢(shì)下的防雷擊保護(hù)辦法，其重心主張實(shí)質(zhì)就是迅速增強(qiáng)輸電線路抵抗雷擊能力，降低雷擊跳閘風(fēng)險(xiǎn)，也被稱為“堵塞型”防雷電災(zāi)害保護(hù)措施。而因該類線路防雷方式對(duì)等的經(jīng)濟(jì)效益收獲不高，存在一定技術(shù)難度，使其缺陷明顯。所以，線路防雷領(lǐng)域權(quán)威學(xué)者提出了“間隙型”創(chuàng)新防雷“疏導(dǎo)式”這一防雷保護(hù)觀念、策略，其理念思想中允許了適當(dāng)、無法避免的雷擊跳閘問題發(fā)生，將間隙裝置采用科學(xué)并聯(lián)的作業(yè)形式安裝于絕緣子主體上。

由于并聯(lián)間隙設(shè)施構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉等突出性優(yōu)勢(shì)，可滿足絕緣子規(guī)避電弧燒傷的現(xiàn)實(shí)需求，將輸電線路重合率實(shí)現(xiàn)提升?？梢灶A(yù)計(jì)，在我國多元科技長(zhǎng)足進(jìn)步中，將可對(duì)該保護(hù)措施實(shí)施中增加雷電跳閘幾率的技術(shù)缺點(diǎn)徹底解決，強(qiáng)調(diào)發(fā)展其減少雷擊事故發(fā)生的工藝優(yōu)勢(shì)，而這也是對(duì)輸電線路傳統(tǒng)抵御雷擊辦法的針對(duì)性補(bǔ)充[4]。

3 輸電線路防雷接地設(shè)計(jì)

輸電線路在高負(fù)荷、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中較易受到大氣過電壓、工模電壓、公共電壓等元素影響，發(fā)生“絕緣閃絡(luò)”這一不良安全事故在其日常運(yùn)轉(zhuǎn)中概率較高。對(duì)此，工作人員可對(duì)其執(zhí)行調(diào)爬等實(shí)效性工藝措施，就污閃事故開展系列合規(guī)解決、處理，確保輸電線路自體具備的絕緣性能，提高該線路基于標(biāo)準(zhǔn)工作電壓下的運(yùn)行穩(wěn)定性。同時(shí)，據(jù)調(diào)查，催發(fā)輸電線路出現(xiàn)“閃絡(luò)”運(yùn)行故障、事故的常見歸因多指向?yàn)榇髿膺^電壓。

這一故障問題出現(xiàn)后，遭遇雷擊的輸電線路周邊處于地面位置的架空線路中，具有的三相導(dǎo)線裝置內(nèi)部將會(huì)形成“感應(yīng)雷”，其會(huì)與雷電自然放電先導(dǎo)現(xiàn)象共同伴生。加之先導(dǎo)通道布滿于電荷中，所以靜電感應(yīng)可發(fā)生在導(dǎo)線內(nèi)，使得周邊導(dǎo)線內(nèi)存在的異號(hào)形式的束縛電荷承載于先導(dǎo)通道形成，將導(dǎo)線內(nèi)原生負(fù)電荷被統(tǒng)一、集中排斥于導(dǎo)線自體遠(yuǎn)端部位。如圖2 所示。

圖2 架空輸電線上的感應(yīng)過電壓

就這一故障隱患，工作人員可采取避雷線安裝增設(shè)、避雷線裝置垂直保護(hù)角數(shù)值減少、線路絕緣性能強(qiáng)化、不平衡形式的絕緣保護(hù)工藝操作等實(shí)用性線路防雷技術(shù)、辦法[5]。

4 結(jié)語

作為電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)中必需依靠的關(guān)鍵構(gòu)件之一，也是電力領(lǐng)域?yàn)樯鐣?huì)、大眾持續(xù)供電的基本路徑載體，輸電線路安全性能的保障具有較高現(xiàn)實(shí)意義。因我國幅員遼闊，各地自然環(huán)境、常規(guī)天氣差異較大，在降雨頻發(fā)地區(qū)地域內(nèi)，輸電線路遭受雷擊幾率顯著提升。不僅侵害線路主體及社會(huì)層面的運(yùn)行秩序，為電力企業(yè)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)、品牌、權(quán)威性等多方面的負(fù)面影響，還會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)卮蟊姲踩珟泶罅肯麡O隱患。因此。電力企業(yè)應(yīng)在輸電線路規(guī)劃、設(shè)計(jì)中，側(cè)重滲透核心性防雷擊理念。根據(jù)地區(qū)各類實(shí)況，增設(shè)與之高度契合的線路裝置防雷技術(shù)，多維度確保輸電線路抵御自然雷擊能力、成效，間接保證電力系統(tǒng)在當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量，為社會(huì)有序運(yùn)轉(zhuǎn)筑牢根本性電力服務(wù)基礎(chǔ)。