輸電線路的防雷技術(shù)措施

王利新

（新疆有色金屬工業(yè)集團(tuán)千鑫礦業(yè)公司 富蘊(yùn) 836100）

1 輸電線路的雷害原因分析

10kV架空線路為裸導(dǎo)線架設(shè)，架空線路多在林帶、山區(qū)中穿行，一遇雷雨天氣，極易造成導(dǎo)輸電線路線雷擊跳閘，造成大面積停電，增加維修工作量，縮短設(shè)備的使用壽命。給群眾的生產(chǎn)、生活帶來(lái)不必要的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，還要投入大量的人力物力，定期組織人員清理樹(shù)障。供電的安全性得不到保證，影響城市、企業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的提升。

山區(qū)雷雨季節(jié)輸電線路遭受雷擊的次數(shù)多，因遭受雷擊輸電線路的跳閘事故增多。輸電線路雷擊閃電是由雷云放電造成的過(guò)電壓通過(guò)線路桿塔建立放電通道，導(dǎo)致線路絕緣擊穿。這種過(guò)電壓可分為直擊雷過(guò)電壓和感應(yīng)雷過(guò)電壓。直擊雷的過(guò)程是：帶電的雷云接近線路時(shí)，雷電流沿空中通道注入雷擊點(diǎn)，以波的形式分左右向兩側(cè)桿塔地網(wǎng)泄瀉，引起直擊雷過(guò)電壓；感應(yīng)雷是當(dāng)雷擊于線路附近地面時(shí)，在雷電放電的先導(dǎo)路徑中充滿了電荷，它們對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生靜電感應(yīng)，在先導(dǎo)路徑附近的導(dǎo)線上積累大量的異號(hào)束縛電荷，當(dāng)雷擊大地后，主放電促使先導(dǎo)路徑中的電荷被迅速中和，這時(shí)導(dǎo)線上的束縛電荷轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂呻姾?，向?qū)Ь€兩側(cè)流動(dòng)。由于主放電速度很快，所以導(dǎo)線中的電流也很大，感應(yīng)電壓波就會(huì)達(dá)到一個(gè)很大的數(shù)值。輸電線路所經(jīng)之處大都為曠野或丘陵、高山，輸電線路長(zhǎng)，遭遇雷擊的機(jī)率較大。輸電線路收到雷擊以后，產(chǎn)生的沖擊波能夠沿著輸電線路進(jìn)行傳輸，從而在線路周圍引發(fā)瞬變高電場(chǎng)。即在電場(chǎng)的作用下，電介質(zhì)中一些帶電質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)速度和積聚數(shù)量達(dá)在到一定程度的情況下，迫使電介質(zhì)失去絕緣性能，從而導(dǎo)致導(dǎo)電通道的產(chǎn)生。

2 防雷的原則

線路防雷保護(hù)首先在于抓好基礎(chǔ)工作，目前國(guó)內(nèi)外在雷電防護(hù)手段上并沒(méi)有出現(xiàn)根本的變化，很大程度上要依賴傳統(tǒng)的技術(shù)措施，只要運(yùn)用得好，仍然是可以信賴的。對(duì)已投運(yùn)的線路，應(yīng)結(jié)合地區(qū)的地貌、地形、地質(zhì)以及土壤狀況與接地電阻的合理水平給出正確的評(píng)價(jià)，找出可能存在薄弱環(huán)節(jié)或缺陷，因地制宜地采取措施。

3 防雷措施

在確定輸電線路的防雷方式時(shí)，應(yīng)全面考慮線路的重要程度、系統(tǒng)運(yùn)行方式、線路經(jīng)過(guò)地區(qū)雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱、地形地貌特征、土壤電阻率的高低等條件，并結(jié)合當(dāng)?shù)匾延械木€路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從而確定出合理的保護(hù)措施。

3.1 合理選擇輸電線路路徑

輸電線路遭受雷擊往往集中于線路的某些地段。我們稱之為選擇性雷擊區(qū)，或稱為易擊區(qū)。線路若能避開(kāi)易擊區(qū)，或?qū)σ讚魠^(qū)線段加強(qiáng)保護(hù)，則是防止雷害的根本措施。

3.2 接地裝置的處理

(1)高壓輸電線路耐雷水平隨桿塔接地電阻的增加而降低。電壓等級(jí)越高，降低桿塔接地電阻的作用將變得更加重要。對(duì)土壤電阻率較高地區(qū)，應(yīng)選擇更換接地網(wǎng)形式和置換土壤的方法，達(dá)到降阻。在雷擊多發(fā)區(qū)域，主網(wǎng)線路桿塔接地電阻應(yīng)保證小于10Ω，山區(qū)也應(yīng)小于15Ω。在雷雨季節(jié)前，對(duì)雷擊多發(fā)區(qū)域線路應(yīng)按規(guī)程要求的方法，進(jìn)行桿塔接地電阻測(cè)量。

(2)接地裝置埋深，采用增大截面的接地引下線，引下線(熱鍍鋅)表面要進(jìn)行防腐處理。重點(diǎn)檢查接地裝置的埋深、接頭和截面的測(cè)量，對(duì)不合格的及時(shí)進(jìn)行處理。

(3)降低桿塔接地電阻，還需要確保輸電線路的地線、接地引下線、地網(wǎng)相互之間的良好連接。

3.3 采用絕緣避雷線防雷

輸電線路的避雷線除用作防雷外，還有多方面的綜合作用，如實(shí)現(xiàn)載波通信；降低不對(duì)稱短路時(shí)的工頻過(guò)電壓、減小潛供電流；作為屏蔽線以降低電力線對(duì)通信線的干擾等。

3.4 架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線對(duì)輸電線路的防雷保護(hù)有重要的作用。避雷線能夠有效的防止雷電直擊在導(dǎo)線上，避雷線的作用主要有：減小通過(guò)鐵塔的雷電流，降低塔頂電位；通過(guò)耦合作用降低絕緣子電壓；通過(guò)對(duì)導(dǎo)線的屏蔽能夠降低導(dǎo)線的感應(yīng)過(guò)電壓。避雷線的主要作用是防止雷直擊導(dǎo)線，同時(shí)還具有以下作用：

分流作用，以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低桿頂電位；通過(guò)對(duì)導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓；對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用還可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓。

通常來(lái)說(shuō)，線路的電壓越高，采用避雷線的效果越好，而且避雷線在線路造價(jià)中所占的比重也越低。因此，110kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路都應(yīng)全線架設(shè)避雷線。

3.5 安裝避雷針

安裝避雷針是輸電線路常用的一種防雷措施。

由于避雷針的引雷作用，就會(huì)提高雷擊次數(shù)，當(dāng)雷電被吸引到針上，在強(qiáng)大的雷電流沿針而流入大地過(guò)程中，雷電流周圍形成的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生截應(yīng)過(guò)電壓，它與雷電流的大小及變化速度成正比，與雷擊的距離成反比。而被保護(hù)物的自然屏蔽裝置對(duì)電磁感應(yīng)或電磁干擾的屏蔽作用，不能達(dá)到有效屏蔽，使被保護(hù)區(qū)內(nèi)的弱電設(shè)備因感應(yīng)過(guò)電壓而損壞。

3.6 加強(qiáng)線路絕緣

由于輸電線路個(gè)別地段需采用大跨越高桿塔(如：跨河桿塔)，這就增加了桿塔落雷的機(jī)會(huì)。高塔落雷時(shí)塔頂電位高，感應(yīng)過(guò)電壓大，而且受繞擊的概率也較大。為降低線路跳閘率，可在高桿塔上增加絕緣子串片數(shù)，加大大跨越檔導(dǎo)線與地線之間的距離，以加強(qiáng)線路絕緣。在35kV及以下的線路可采用瓷橫擔(dān)等沖擊閃絡(luò)電壓較高的絕緣子來(lái)降低雷擊跳閘率。

3.7 藕合地埋線

藕合地埋線可起兩個(gè)作用，一是降低接地電阻，《電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)》指出:連續(xù)伸長(zhǎng)接地線是沿線路在地中埋設(shè)1～2根接地線，并可與下一基塔的桿塔接地裝置相連，此時(shí)對(duì)工頻接地電阻值不作要求，它是降低高土壤電阻率地區(qū)桿塔接地電阻的有效措施之一。二是起一部分架空地線的作用，既有避雷線的分流作用，又有避雷線的藕合作用。

3.8 裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置

由于線路絕緣具有自恢復(fù)性能，大多數(shù)雷擊造成的閃絡(luò)事故在線路跳閘后能夠自行消除。因此，安裝自動(dòng)重合閘裝置對(duì)于降低線路的雷擊事故率具有較好的效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)110kV及以上的高壓線路重合閘成功率達(dá)75%～95%，35kV及以下的線路成功率約為50%～80%。因此，各級(jí)電壓等級(jí)的線路均應(yīng)盡量安裝自動(dòng)重合閘裝置。

3.9 加強(qiáng)雷電監(jiān)測(cè)

雷擊閃絡(luò)中單相閃絡(luò)機(jī)會(huì)最多，閃絡(luò)地點(diǎn)也是一基桿塔比較多見(jiàn)，但有時(shí)也有連續(xù)幾基同時(shí)閃絡(luò)，或相隔幾基閃絡(luò)的。所以，故障巡查時(shí)，不能只查到一個(gè)故障點(diǎn)就結(jié)束故障巡視，而應(yīng)把全區(qū)段查完。對(duì)110kV及以上輸電線路可以應(yīng)用雷電定位系統(tǒng)，雷電定位系統(tǒng)是一種全自動(dòng)實(shí)時(shí)雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)線路發(fā)生雷擊跳閘時(shí)，雷電定位系統(tǒng)能準(zhǔn)確定位雷擊桿塔，幫助巡線人員及時(shí)查找故障點(diǎn)，大大節(jié)省巡線人員的故障巡視時(shí)間，使線路及時(shí)恢復(fù)供電，確保線路的供電可靠性。同時(shí)，通過(guò)對(duì)雷電定位系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析，能及時(shí)掌握雷電活動(dòng)的規(guī)律、特性和有關(guān)數(shù)據(jù)，為做好防雷工作提供保證。

4 結(jié)束語(yǔ)

做好電力輸電線路的防雷工作，不僅能夠提高線路本身供電的可靠性，還能確保發(fā)電廠、變電所的安全運(yùn)行。提高線路防雷水平，減少雷擊跳閘，防止電力設(shè)備受雷擊而損壞，對(duì)電力系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定供電有重要的意義。確保線路防雷水平的提升對(duì)電力系統(tǒng)而言是必不可少的。雷電活動(dòng)是一種復(fù)雜的大自然現(xiàn)象，目前沒(méi)有哪種防雷措施能夠起到絕對(duì)防雷作用，即使比較成熟的防雷措施，也只能是相對(duì)降低雷害概率，減少線路雷擊跳閘次數(shù)。為大幅度降低或消除雷害事故，必須在實(shí)踐中探索，不斷積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，完善輸電線路的防雷措施，采取更有效的防雷措施。影響輸電線路雷擊跳閘率的因素很多，有一定的復(fù)雜性，解決線路的雷害問(wèn)題，要從實(shí)際出發(fā)，因地制宜，綜合治理。在采取防雷改進(jìn)措施之前，要認(rèn)真調(diào)查分析，充分了解地理、氣象及線路運(yùn)行等各方面的情況，核算線路的耐雷水平，研究采用措施的可行性、工作量、難度、經(jīng)濟(jì)效益及效果等，最后來(lái)決定準(zhǔn)備采用某一種或幾種防雷改進(jìn)措施。