淺論輸電線路防雷措施

趙耀新

【摘要】筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗，對輸電線路防雷措施問題進行了探討，概述了輸電線路雷電干擾的基本情況，并對輸電線路防雷線路繞擊率與線路建弧率進行分析，提出了輸電線路防雷措施，供同行參考。

【關(guān)鍵詞】高壓輸電線路 防雷措施

高壓輸電線路縱橫均暴露在空曠的野外，各種地形條件及氣候千交都會使輸電線路極易遭雷電沖擊而發(fā)生各類故障和事故。因此如何保證高壓輸電線路的安全可靠的運行，是高壓輸電線路防雷研究的一個重點。

1雷害原因分析

輸電線路雷擊閃電是由雷云放電造成的過電壓通過線路桿塔建立放電通道，導致線路絕緣擊穿，這種過電壓也稱為大氣過電壓，可分為直擊雷過電壓和感應雷過電壓。雷擊主要是通過建立一個放電泄流通道，從而使大地感應電荷中和雷云中的異種電荷，因此雷擊和接地裝置的完好性有直接的關(guān)系。

輸電線路感應雷過電壓最大可達到400KV左右，它對35KV及以下線路絕緣威脅很大，但對于ll0KV及以上線路絕緣威脅很小，l10kV及以上輸電線路雷擊故障多由直擊雷引起，并且同接地裝置的完好性有直接的關(guān)系。直擊雷又分為反擊和繞擊，都嚴重危害線路安全運行。在采取各種防雷措施之前，應該對雷擊性質(zhì)進行有效分析，準確分析每次線路故障的閃絡類型，采用針對性強的防雷措施，才能達到很好的防雷效果。

反擊雷過電壓是雷擊桿頂和避雷線出現(xiàn)的雷過電壓，主要與絕緣強度和桿塔接地電阻有關(guān)，一般發(fā)生在絕緣弱相，無固定閃絡相別，所以對于反擊雷過電壓應采取降低桿塔接地電阻，加強絕緣，提高耐雷水平。繞擊雷過電壓是雷電繞過避雷線直接擊中導線而出現(xiàn)的雷過電壓，主要與雷電流幅值，線路防雷保護方式，桿塔高度，特殊地形有關(guān)，主要發(fā)生在兩邊相。目前對繞擊雷過電壓采取的主要措施是減少避雷線保護角，安裝避雷器等。

實際運行經(jīng)驗表明：山區(qū)線路由于地形因素的影響和有效高度的增加，繞擊率較高；平原，丘陵地區(qū)的線路則以反擊為主。山區(qū)線路選擇良好的防雷走廊，減小避雷線保護角，加強絕緣是最有效的防雷措施。對于平原，丘陵地區(qū)的線路降低接地電阻是最有效的防雷措施。影響雷害的因素有很多，通過對輸電線路雷擊故障分析，準確判斷雷害故障的性質(zhì)，必須掌握線路的運行狀況，結(jié)合現(xiàn)場地理隋況進行綜合分析。

2輸電線路防雷計算分析

雷電繞擊導線引起絕緣閃絡對應的雷電流幅值較小，如500kV線路繞擊耐雷水平為22kA～24kA。理論分析和國內(nèi)外實踐經(jīng)驗表明超高壓線路尤其是山區(qū)線路存在明顯的繞擊現(xiàn)象。雷電繞擊故障一般有下列特征：（1）雷電繞擊一般只引起單相故障；（2）導線上非線夾部位有燒融痕跡（有斑點或結(jié)瘤現(xiàn)象或?qū)Ь€雷擊斷股）的，一般是雷電繞擊引起；（3）水平排列的中相或上三角排列的上相導線一般不可能雷電繞擊跳閘；（4）水平或上三角排列的邊相或鼓形排列的中相有可能雷電繞擊；（5）雷電繞擊電流與導線保護角和塔高度有關(guān)，當雷電流幅值較大時，繞擊的可能性較小。

2.1輸電線路繞擊率計算

繞擊就是一種不按常規(guī)的發(fā)生方式。正常情況下雷電對有架空地線的輸電線路發(fā)生放電作用主要是指雷電對架空地線放電，然而雷電卻繞過架空地線對輸電導線進行放電，這就是通常說的繞擊。根據(jù)輸電線路長期運行、現(xiàn)場實測和模擬試驗等獲得數(shù)據(jù)進行分析，雷電繞過避雷線直擊導線的概率與避雷線對邊導線的保護角、桿塔高度等條件有關(guān)，具體表現(xiàn)為：

式（1）及式（2）中：α—避雷線對邊導線的保護角。

山區(qū)線路的繞擊率約為平地線路的3倍，或相當于保護角增大8°的情況。

2.2輸電線路建弧率計算

輸電線路發(fā)生雷電沖擊時絕緣子串發(fā)生沖擊閃絡的過程，雷沖擊電壓過去后，弧道仍有一定程度的游離，在工頻電壓的作用下，將有短路電流流過閃絡通道，形成工頻電弧。

建弧率的大小，主要與工頻電壓作用下弧道平均運行電壓的大小有關(guān)，根據(jù)實驗及運行經(jīng)驗，建弧率與平均運行電壓梯度的關(guān)系也可用式3表示：

式中：E———絕緣子串的平均運行電壓梯度，kV/m。

輸電線路上的雷電過電壓按其形成分兩種情況：一種是雷云直接擊于線路（包括導線、桿塔，或許還有避雷線），在其上產(chǎn)生危害絕緣的電壓，稱為直擊雷過電壓；另一種是雷擊輸電線路附近地面，在輸電線路的三相導線上，因感應而出現(xiàn)的高電壓，稱為感應雷過電壓，在雷電高頻干擾下，現(xiàn)有的各種暫態(tài)保護判據(jù)都有可能出現(xiàn)誤判。對于暫態(tài)保護來說，除了直擊雷會造成嚴重影響外，感應雷擊同樣會在線路上產(chǎn)生高頻的暫態(tài)量，而且由于其發(fā)生的頻率高，所產(chǎn)生的危害甚至比直接雷電沖擊更嚴重。

3防雷措施

對于線路防雷工作，采取各種有效措施，為線路設置一道道有力的屏障，防止雷電波的侵入，提高線路的耐雷水平，避免或減少線路絕緣發(fā)生閃絡，從根本上降低雷擊跳閘率。結(jié)合電網(wǎng)公司線路運行實際狀況，提出以下防雷措施。

3.1開展雷電參數(shù)的分析工作

結(jié)合輸電智能巡檢系統(tǒng)科技項目的實施，對公司的110kV及以上輸電線路桿塔均實現(xiàn)GPS衛(wèi)星定位，并將數(shù)據(jù)輸入雷電定位系統(tǒng)中去。今后凡是地區(qū)內(nèi)出現(xiàn)雷電日時，都可及時查詢輸電線路附近雷電活動情況，進行雷電活動參數(shù)的分析，以確定線路可能遭受雷擊的幾率，劃分出輸電線路遭受雷害的等級，并采取相應的防雷措施。

3.2降低桿塔接地電阻

降低桿塔接地電阻是最直接、最有效的防雷措施之一。接地電阻阻值的高低是影響桿（塔）頂電位高低的關(guān)鍵性因素。若桿塔接地電阻過大，則雷擊時易使桿（塔）頂電位升高，對線路產(chǎn)生反擊；若接地電阻滿足要求，則雷擊時絕大部分雷電流將沿桿塔入地，不會破壞線路絕緣，保證了線路的安全運行。因此，降低桿塔接地電阻或上壤電阻率是提高線路耐雷水平，防止反擊的最基本最有效的措施。

3.3提高線路耐雷水平，加強線路絕緣

絕緣子性能的優(yōu)劣將直接影響到線路的絕緣水平。線路運行單位應加強對絕緣子的全過程管理，加大對絕緣子的檢測力度，嚴把質(zhì)量檢驗關(guān)，防止劣質(zhì)絕緣子掛網(wǎng)運行。對于已經(jīng)掛網(wǎng)運行的絕緣子，應嚴格按照《架空送電線路運行規(guī)程》的規(guī)定，定期對零、低值絕緣子進行檢測，對不合格的應及時更換，并對絕緣子的劣化率進行統(tǒng)計和分析，確保線路絕緣始終滿足運行要求。

3.4裝設避雷線

避雷線又名架空地線，主要對導線起屏蔽作用，用來分流雷電流，避免雷電直擊導線。避雷線敷設于導線上方，一般沿全線架設，保護范圍成帶狀，最適合保護導線，因此常常在線路上作為防雷的主保護。一般來說，110kV線路應沿全線架設單避雷線，雷電活動頻繁地區(qū)應架設雙避雷線，35kV線路一般不沿全線架設避雷線，但應在變電所進出線1～2km架設避雷線。通過將架設避雷線和降低桿塔接地電阻，將這兩種方法有機地結(jié)合起來，能最大程度地泄導直擊桿（塔）頂?shù)睦纂娏鳎苊饩€路發(fā)生閃絡。

3.5加裝防繞擊避雷針

對于一些雷電頻繁活動區(qū)段，可在桿頂加裝避雷針。避雷針不能避雷，只能引雷。雷云放電時，避雷針的針尖將成為感應電荷的焦點，雷電流沿著放電通道對避雷針進行主放電，并迅速泄導入大地，保護線路不發(fā)生閃絡。在防止繞擊雷方面，通常在繞擊雷活動頻繁區(qū)段加裝負角保護針，該保護針為上翹30°長約2.4m的屏蔽針，安裝在線路兩邊相，可有效防止雷電繞擊，它與架設在導線上方的避雷線（避雷針）相互配合，截斷直擊雷和繞擊雷效果顯著，起到了很好的屏蔽效果。

3.6安裝線路避雷器

對于一些雷電活動特別頻繁且接地電阻經(jīng)改造仍達不到要求的桿線，應廣泛使用線路避雷器。線路避雷器實質(zhì)上是一個非線性電阻，電壓越高，電阻越小。它與絕緣子并聯(lián)在桿塔上，當雷擊桿塔或避雷線時，其串聯(lián)間隙放電，因其雷電動作伏秒特性比絕緣子低，故能保證絕緣子不再閃絡，避免了線路跳閘停電。線路避雷器在防止雷電直擊桿（塔）頂、避雷線和繞擊導線后對絕緣子的沖擊閃絡方面有很好的效果，但因其價格昂貴，故運行單位應結(jié)合本地區(qū)歷年來的線路雷擊跳閘情況、線路所經(jīng)的地形及運行經(jīng)驗等進行綜合考慮，合理選擇安裝位置，以充分利用有限資金達到最佳效益。

3.7裝設自動重合閘裝置

在高壓輸電網(wǎng)實際運行過程中，雷擊電流大，超過線路防御范圍，高壓輸電線路遭受雷擊跳閘就不可避免，應對其進行控制。由于線路絕緣具有自恢復性能，大多數(shù)雷擊造成的閃絡事故在線路跳閘后能夠自行消除。因此，安裝自動重合閘裝置，可提高線路的供電可靠性。

4結(jié)語

總之，對于雷電反擊故障，降低接地電阻、加強線路絕緣、裝設避雷線、安裝線路避雷器比較有效，對于雷電繞擊故障，減小避雷線保護角、安裝線路避雷器、加裝耦合地線比較有效。對于雙回路或多回線路，差絕緣配置有一定效果。

參考文獻

[1]丁智平.淺談220kV輸電線路防雷保護措施[J].科學之友，2010.

[2]易輝，崔江流.我國輸電線路運行現(xiàn)狀及防雷保護[J].高電壓技術(shù)，2001.

[3]莫付江，陳允平，阮江軍.輸電線路桿塔模型與防雷性能計算研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2004.