架空配電線路防雷技術(shù)優(yōu)化要點(diǎn)分析

何 亮

（泰興市供電公司黃橋供電所，江蘇 泰興 225400）

山區(qū)地形地貌情況復(fù)雜，配電線路的建設(shè)受地勢(shì)起伏的直接影響，部分地區(qū)海拔較高，供電半徑過(guò)長(zhǎng)，手拉手供電能力較弱，很多線路被布置在空曠地區(qū)，這些地區(qū)防雷措施較為單一，容易產(chǎn)生雷擊事故，因此需要對(duì)該地區(qū)配電線路防雷問(wèn)題給予高度關(guān)注。為了方便研究，工作人員選擇將華北地區(qū)太行山東麓一帶作為研究對(duì)象，該地區(qū)60%以上為丘陵及山區(qū)地帶，雷電活動(dòng)較為頻繁，同時(shí)該地區(qū)受到地形環(huán)境影響，有30%左右的配電線路布置在山頂位置，山頂位置海拔相對(duì)較高且土壤電阻率高，非常容易發(fā)生雷擊。

1 架空配電線防雷設(shè)備升級(jí)策略

1.1 接地極改造

目前，配單線路接地網(wǎng)存在2個(gè)關(guān)鍵難題，第一個(gè)是接地網(wǎng)的連接較為脆弱，在使用過(guò)程中受到土壤腐蝕或者地面振動(dòng)，可能會(huì)出現(xiàn)斷焊的情況。第二個(gè)是接地網(wǎng)會(huì)持續(xù)受到腐蝕，受到降雨以及土壤中金屬元素的影響，埋在地面下的接地網(wǎng)會(huì)在5～10年內(nèi)受到嚴(yán)重的腐蝕。因此，須要尋找一種具有良好穩(wěn)定性以及抗腐蝕的新接地材料[5]。工作人員嘗試使用鍍銅接地材料代替原有接地材料，這種鍍銅接地材料具有更好的耐腐蝕性，以及更為優(yōu)秀的電氣性能。采用焊藥放熱連接的方式，利用鋁將接地材料中的氧化銅還原，還原過(guò)程會(huì)釋放大量的熱量，這些熱量可以將導(dǎo)線熔化，冷卻后會(huì)產(chǎn)生永久性合成。

接地極改造完畢之后，從3個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行分析。（1）導(dǎo)電性：在常溫條件下（20℃），銅電阻率為17.24×10-6Ω·m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋼的電阻率138×10-6Ω·m，本次改造中使用了30%鍍銅接地材料，其導(dǎo)線效率為原來(lái)接地網(wǎng)的3倍。（2）抗腐蝕性分析：該接地網(wǎng)銅材料表面進(jìn)行了氧化處理，可以有效防止腐蝕，而舊接地網(wǎng)使用的鋼材料腐蝕速度非常快，氧化銅表面抗腐蝕能力約為鋼材料的35～50倍，延長(zhǎng)了接地材料使用年限。（3）防雷效果：該實(shí)驗(yàn)地區(qū)未改造接地極時(shí)，2016—2017年，實(shí)驗(yàn)地區(qū)共遭受過(guò)3次雷擊，2018年經(jīng)過(guò)改造，截至2022年4月底未發(fā)生雷擊故障。

1.2 優(yōu)化避雷裝置

1.2.1 增加避雷金具

避雷金具安裝簡(jiǎn)單，施工成本低，在使用時(shí)應(yīng)該根據(jù)具體情況靈活選擇。

1.2.2 線路避雷器

專業(yè)的避雷線造價(jià)高昂，無(wú)法在35 kV以下配電線中大范圍推廣，因此嘗試?yán)镁€路避雷器提升配電線抗雷擊能力。一方面，須要確定經(jīng)常遭受雷擊的區(qū)域，通常情況下跨越塔或者強(qiáng)雷電活動(dòng)區(qū)域中的電桿容易受到雷擊，須要對(duì)上述區(qū)域內(nèi)的電桿加裝線路避雷器。另一方面，根據(jù)線路的實(shí)際長(zhǎng)度估算避雷器安裝數(shù)量。如果安裝有避雷器的桿塔遇到雷擊，且該桿塔附近土壤電阻率高，則雷擊電流無(wú)法順利導(dǎo)入地下，而是向附近的桿塔流動(dòng)，附近未配備避雷器的桿塔會(huì)在大電流的沖擊下發(fā)生故障[6]。因此，評(píng)估一條配電線路的抗雷擊能力，不僅要考慮裝有避雷器的桿塔，還要綜合考慮附近未安裝避雷器的桿塔的抗雷擊能力。工作人員通過(guò)走訪調(diào)查，將一段易受雷擊的線路作為實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，該線路超過(guò)70%的桿塔位于山頂，且周圍土壤的電阻率較高，通過(guò)調(diào)查歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該線路為多雷區(qū)域。經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算，工作人員決定在該線路區(qū)間內(nèi)安裝6～8組線路避雷器，同時(shí)使用型號(hào)為YH5CX1-15閃絡(luò)保護(hù)區(qū)與避雷器配合。

該線路內(nèi)的配電線呈三角形排列，相鄰桿塔的間距為0.8 m，為檢測(cè)線路避雷器的實(shí)際效果，工作人員運(yùn)用ATP模型，模擬配電線路遭受雷擊的情況，將波抗阻調(diào)整為300Ω，參數(shù)頻率調(diào)整為400～500 kHz，在未安裝避雷器的狀態(tài)下，雷電擊中桿塔頂端時(shí)，該線路的耐雷水平為10 kA，利用仿真計(jì)算確定在不同的雷擊電流影響下，絕緣子閃絡(luò)情況（如表1所示）。

表1 無(wú)線路避雷器狀態(tài)下絕緣子閃絡(luò)情況

在該線路上安裝8組避雷器，提升該線路抗雷擊能力，并利用ATP對(duì)其進(jìn)行仿真計(jì)算，觀察其在25 kA狀態(tài)下，桿塔絕緣子兩側(cè)電壓情況，如表2所示。

表2 安裝避雷器后絕緣子兩側(cè)電壓 kV

分析表2的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)桿塔遭遇雷擊之后，避雷器起到了很好的保護(hù)作用，有效阻斷了雷擊電流向兩側(cè)的流動(dòng)，成功將電流幅值控制在50 kV以內(nèi)，三相絕緣子沒(méi)有出現(xiàn)閃絡(luò)問(wèn)題，有效提升了該線路的抗雷擊能力。

2 結(jié)束語(yǔ)

雷擊是影響架空配電線路穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要因素，相關(guān)工作人員需要認(rèn)真分析配電線路遭受雷擊的過(guò)程，了解雷擊電流對(duì)配電線路所產(chǎn)生的影響，并在充分考慮配電線路所在地自然條件的情況下，通過(guò)改造接地極、優(yōu)化避雷裝置等措施，提升配電線路抗雷擊能力，為配電線路正常運(yùn)行保駕護(hù)航。