超高壓輸電線(xiàn)路的雷擊跳閘研究

郝巖

摘? 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電力被人們廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)中，而超高壓輸電線(xiàn)作為主要的運(yùn)維手段，影響著整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)展，卻一直受雷擊的影響，因此保障超高壓輸電線(xiàn)路的運(yùn)維管理工作成為重中之重。本文通過(guò)對(duì)超高壓輸電線(xiàn)路雷擊跳閘的原因進(jìn)行探討，并著重對(duì)雷擊跳閘的防控措施進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：超高壓;輸電線(xiàn)路;雷擊跳閘

引言：

隨著我國(guó)國(guó)民生活水平的提升，為了確保電量應(yīng)用的穩(wěn)定性，滿(mǎn)足人們的需求，超高壓輸電線(xiàn)路被廣泛應(yīng)用。但在運(yùn)維的過(guò)程中，面臨著許多挑戰(zhàn)，因雷擊跳閘影響著人們的生活，為此保證人們的正常生活，減少因停電引起的經(jīng)濟(jì)損失，改善超高壓輸電線(xiàn)路的雷擊跳閘問(wèn)題成為一項(xiàng)重要的維護(hù)工作。

1雷擊跳閘的典型故障

因受氣候、地形等因素的影響，使超高壓輸電線(xiàn)路在雷雨天氣易發(fā)生雷擊現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起跳閘故障，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。以東北地區(qū)為例，一般每年的6-8月份是超高壓輸電線(xiàn)路雷擊的高發(fā)時(shí)期，故障原因一般都與自然因素有關(guān)，其中發(fā)生率最高的地區(qū)以平原、山區(qū)最為顯著，超過(guò)雷擊跳閘故障原因的50%以上，此外，線(xiàn)路的抗雷擊能力、防雷措施不完善等也是雷擊跳閘的主要原因。

超高壓輸電線(xiàn)路雷擊跳閘的表現(xiàn)主要有四種特點(diǎn)，第一種，落雷的密度與雷擊跳閘發(fā)生率成正比，以上半年為例，6月份是雷擊跳閘的高發(fā)期。第二種，短路保護(hù)器是發(fā)生雷擊跳閘時(shí)最顯著出現(xiàn)的特征。第三種，自然因素也是引起雷擊跳閘的最主要因素，雷擊跳閘的發(fā)生與線(xiàn)路所處地形高度成正比，地形越高，故障發(fā)生的越多。第四種，跳閘最主要的類(lèi)型是雷電繞機(jī)過(guò)電壓，因電流大小的原因，雷擊易發(fā)生在單回路兩邊或雙回路的中間[1]。

2關(guān)于雷擊跳閘問(wèn)題的預(yù)防

2.1提高技術(shù)的創(chuàng)新

關(guān)于超高壓輸電線(xiàn)路雷擊跳閘故障問(wèn)題，要想改善這一問(wèn)題，必須進(jìn)行技術(shù)上的調(diào)整，加強(qiáng)技術(shù)的創(chuàng)新。首先，國(guó)家要加大力度的支持技術(shù)上的創(chuàng)新，并且加大資金投入，再結(jié)合我國(guó)實(shí)際發(fā)展情況，引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)與原有技術(shù)相結(jié)合，從根本上改善防雷跳閘的問(wèn)題。

2.2完善相關(guān)管理制度

輸電線(xiàn)路防雷跳閘的預(yù)防過(guò)程中，最重要的是對(duì)超高壓輸電線(xiàn)路的運(yùn)行管理，為保障超高壓輸電線(xiàn)路的正常運(yùn)行，必須做好預(yù)防工作，針對(duì)線(xiàn)路老化及運(yùn)行中可能存在的問(wèn)題及時(shí)做好檢查工作，從根本上解決故障發(fā)生原因，增加線(xiàn)路的防雷能力。

2.3加強(qiáng)對(duì)天氣的預(yù)測(cè)

受我國(guó)特殊氣候的影響，雷電天氣居多，為預(yù)防雷擊跳閘的情況出現(xiàn)，必須要加強(qiáng)對(duì)天氣的預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，及時(shí)進(jìn)行線(xiàn)路勘測(cè)，調(diào)整可能出現(xiàn)故障的線(xiàn)路運(yùn)輸，通過(guò)控制線(xiàn)路內(nèi)的電流，有效地規(guī)避過(guò)大的電流與雷電碰撞，出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象。

3輸電線(xiàn)路防雷跳閘的對(duì)策

3.1調(diào)整避雷線(xiàn)保護(hù)角

雷電繞擊是超高壓輸電線(xiàn)路雷擊跳閘故障最多的原因，針對(duì)此情況，為減少輸電線(xiàn)的雷擊跳閘的發(fā)生率，可加強(qiáng)避雷線(xiàn)對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的屏蔽效果，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整避雷線(xiàn)保護(hù)角。一般情況下，輸電線(xiàn)路采用雙避雷線(xiàn)，保護(hù)角維持在15°左右，但由于超高壓輸電線(xiàn)路分布范圍比較廣，還有許多分布在山區(qū)，不僅保護(hù)角的調(diào)整難度大，而且經(jīng)濟(jì)成本高，所以很難實(shí)現(xiàn)對(duì)避雷線(xiàn)保護(hù)角的全面調(diào)整。針對(duì)這種情況，只能調(diào)整故障高發(fā)區(qū)或者易于調(diào)整的山區(qū)避雷線(xiàn)保護(hù)角，在調(diào)整的過(guò)程中可以采用與耦合低線(xiàn)相結(jié)合的方式，增加防雷屏蔽效果。

3.2降低塔桿接地阻值

為預(yù)防雷擊跳閘故障的發(fā)生，降低塔桿接地阻值也是一重要措施。通過(guò)該種方式可以有效地減少塔桿頂部的電位，從根本上將雷電對(duì)線(xiàn)路的影響降到最低，提升整體的防雷能力。另外，因降低塔桿接地阻值比較簡(jiǎn)單操作，只需要把接地網(wǎng)面積擴(kuò)大或降低電阻率就可以，更易實(shí)現(xiàn)。運(yùn)用的主要原理是面積的擴(kuò)大，接地網(wǎng)面積與電阻阻值呈反向變動(dòng)，逐漸減小，就會(huì)減少雷電與之碰撞出現(xiàn)跳閘的情況。對(duì)于調(diào)整接地電阻一般采用添加導(dǎo)線(xiàn)或擴(kuò)大接地網(wǎng)面積的方法，但該種方法存在弊端，不能根本的防止雷電繞擊，需與其他的防雷措施相結(jié)合，才能起到防雷的作用。

3.3智能電網(wǎng)防雷措施

在超高壓的輸電系統(tǒng)中，最重要的發(fā)展方向是建設(shè)智能電網(wǎng)。傳統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)單一、設(shè)施簡(jiǎn)單，存在著一定的弊端，智能電網(wǎng)的應(yīng)用改善了這種情況，但是因智能電網(wǎng)內(nèi)部存有大量精密設(shè)備，更易發(fā)生雷擊故障。常規(guī)的防雷措施雖然也能對(duì)電路有保護(hù)作用，避免雷擊跳閘的故障發(fā)生，但緊密設(shè)備會(huì)受雷電帶來(lái)的電磁干擾，出現(xiàn)設(shè)備失靈的問(wèn)題。電磁干擾主要的傳播方式是傳導(dǎo)或輻射，其中，電阻、電感、電容是作為傳輸介質(zhì)進(jìn)行傳導(dǎo)的，而輻射主要是由電磁波進(jìn)行傳遞，通過(guò)對(duì)精密設(shè)備的共模干擾和差模干擾的方式進(jìn)行干擾，形成不同的電位差，引起故障。針對(duì)不同的干擾類(lèi)型選擇不同的抗干擾方式，在智能電網(wǎng)的防雷措施中，由于雷電的電流主要作用于精密設(shè)備上，引起內(nèi)部元件損害，針對(duì)該情況，為避免故障發(fā)生，可安裝浪涌保護(hù)，因浪涌保護(hù)器自帶檢測(cè)功能，通過(guò)檢測(cè)可將大電流引入大地中，最大程度的降低雷擊所帶來(lái)的影響[2]。

3.4融入先進(jìn)監(jiān)管方式

超高壓輸電線(xiàn)路雷擊跳閘最主要的預(yù)防方式是把先進(jìn)的監(jiān)管方式融入。目前，隨著科技的進(jìn)步，我國(guó)在超高壓輸電線(xiàn)路方面已經(jīng)實(shí)行自動(dòng)化監(jiān)管方式，通過(guò)無(wú)人機(jī)、高清攝像監(jiān)控系統(tǒng)高效地完成了線(xiàn)路的日常監(jiān)管工作。大部分高壓輸電線(xiàn)陸架建設(shè)在高海拔的山區(qū)中，又因氣候因素影響，發(fā)生雷擊跳閘故障率高，在此地進(jìn)行巡視，不僅耗費(fèi)大量人力、財(cái)力，還對(duì)工作人員的安全問(wèn)題存在著極大的隱患。針對(duì)此，政府引入無(wú)人機(jī)航空監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)特殊區(qū)域線(xiàn)路進(jìn)行監(jiān)控、采集信息，并實(shí)時(shí)將傳輸系統(tǒng)，及時(shí)進(jìn)行分析，最大程度的提高監(jiān)測(cè)效率，減少人員巡視，保障人員安全。

3.5安裝線(xiàn)路避雷設(shè)備

線(xiàn)路避雷設(shè)備能有效地將接收的電擊電流導(dǎo)入大地，減少線(xiàn)路的電壓異常變動(dòng)，及時(shí)有效地保護(hù)線(xiàn)路與電路設(shè)備。電流大小、放電電壓、接地電阻等是影響超高壓輸電線(xiàn)路防雷擊能力的最主要因素，其中，線(xiàn)路敷設(shè)位置及氣候因素是影響電流大小的主要原因。安裝線(xiàn)路避雷設(shè)備可以有效地將電流分流，傳送給周?chē)U，形成耦合分量。而由于避雷線(xiàn)上的電流小，運(yùn)用在避雷器上，這種耦合作用會(huì)使導(dǎo)線(xiàn)地位升高，減少了線(xiàn)路與塔桿之間的電壓差，避免了絕緣子閃絡(luò)的出現(xiàn)。因此，在超高壓輸電線(xiàn)路運(yùn)維的過(guò)程中，可以通過(guò)安裝線(xiàn)路避雷器運(yùn)用鉗電的作用，達(dá)到防雷效果[3]。

3.6使用不平衡絕緣的地線(xiàn)

在防止雷擊對(duì)導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行損壞時(shí)，可以在原有的輸電線(xiàn)路基礎(chǔ)下，再加設(shè)另外的架設(shè)地線(xiàn)。當(dāng)出現(xiàn)雷擊的情況時(shí)，塔桿頂?shù)碾娏鲿?huì)自動(dòng)進(jìn)行分流，通過(guò)電位的下降，減弱了串間的電壓，以此達(dá)到防雷的效果。而地線(xiàn)架設(shè)形式中的數(shù)量和保護(hù)范圍都與雷擊跳閘有關(guān)聯(lián)性，所以，針對(duì)這一情況，合理規(guī)劃線(xiàn)路架設(shè)對(duì)防雷起著至關(guān)重要的因素。另外，超高壓電路設(shè)計(jì)基本都是采用雙回路形式，因桿塔的線(xiàn)路架設(shè)有其特殊性，導(dǎo)致不能很好地進(jìn)行防雷。針對(duì)這一問(wèn)題，可以采用不平衡絕緣的地線(xiàn)，在采用地線(xiàn)的過(guò)程中要嚴(yán)密注意著絕緣子的串片數(shù)量，因串片數(shù)量如果不足，就會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)的現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)雷擊時(shí)，二者同時(shí)應(yīng)用會(huì)出現(xiàn)耦合現(xiàn)象，不能起到防雷的作用，甚至出現(xiàn)不能持續(xù)性的供應(yīng)電力的問(wèn)題。

結(jié)論：總而言之，超高壓輸電線(xiàn)路雷擊跳閘事故的發(fā)生影響人們正常的生活，阻礙了電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為改善這一情況，必須結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整避雷線(xiàn)保護(hù)角、降低塔桿接地阻值、安裝智能電網(wǎng)、融入先進(jìn)監(jiān)管方式及線(xiàn)路防雷設(shè)備等措施，以保證線(xiàn)路的正常運(yùn)行，促進(jìn)電力系統(tǒng)的正常發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]耿桂森.超高壓輸電線(xiàn)路的雷擊跳閘案例分析[J].集成電路應(yīng)用，2020，37（06）：144-145.

[2]李永明.山東地區(qū)500kV輸電線(xiàn)路差異化防雷技術(shù)研究與應(yīng)用[D].山東大學(xué)，2018.

[3]賀遠(yuǎn).500kV輸電線(xiàn)路雷擊故障分析與防雷措施研究[D].華北電力大學(xué)，2017.