輸電線路防雷綜合技術(shù)措施分析

趙鵬

摘要：輸電線路耐雷水平的提高是輸電線路安全、穩(wěn)定運(yùn)行的保障，必須對其進(jìn)行持續(xù)不斷的研究，文章基于輸電線路全壽命周期視角，在闡述輸電線路防雷原則的基礎(chǔ)上，提出了輸電線路防雷綜合技術(shù)措施，具有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：輸電線路；防雷

中圖分類號：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2014）17-0045-01

長期以來，雷擊已經(jīng)成為影響輸電線路安全、穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素之一，給供電區(qū)域人們的生產(chǎn)和生活帶來了極大的影響，這也引起相關(guān)電力工作者和科研工作者的重視，并以提高輸電線路耐雷水平和降低雷擊跳閘次數(shù)為目的，在理論方法和實(shí)踐技術(shù)方面展開了深入的研究，取得了諸多成果。但由于輸電線路從設(shè)計(jì)到運(yùn)行是一個(gè)復(fù)雜的過程，受諸多因素的影響，如技術(shù)水平、設(shè)備質(zhì)量、地質(zhì)地貌等都有可能由于雷電產(chǎn)生而對輸電線路的安全產(chǎn)生危害，因此，必須綜合性的對輸電線路防雷技術(shù)措施進(jìn)行研究，文章主要以雷擊事故頻發(fā)線路——110 kV和220 kV為研究對象，提出防雷綜合技術(shù)措施。輸電線路防雷是基于輸電線路全壽命周期來開展的，因此不僅僅要在輸電線路設(shè)計(jì)初期考慮防雷，在輸電線路運(yùn)行過程中也采取相關(guān)防雷技術(shù)措施，尤其要注重對已建輸電線路的防雷技術(shù)改造，通過設(shè)計(jì)階段和運(yùn)行階段兩方面的防雷技術(shù)措施來提高耐雷水平和降低雷擊跳閘次數(shù)。

1輸電線路防雷原則

輸電線路防雷在應(yīng)用相關(guān)技術(shù)措施時(shí)不能僅僅涉及防雷性能的提高，要綜合性的基于輸電線路安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性等多重目標(biāo)考慮，因此，輸電線路防雷必須遵循以下原則：

①因地制宜，應(yīng)根據(jù)線路整體防雷設(shè)計(jì)及技術(shù)改造規(guī)范，結(jié)合不同地區(qū)特點(diǎn)，制訂符合實(shí)際情況的線路防雷設(shè)計(jì)和技術(shù)改造細(xì)則，切實(shí)提高線路防雷的針對性和有效性；②安全第一，通過對輸電線路運(yùn)行狀況的評價(jià)，針對線路防雷所存在的問題和隱患，以線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行為第一目標(biāo)確定有效性和可行性的技術(shù)改造方案；③技術(shù)經(jīng)濟(jì)，輸電線路防雷應(yīng)以技術(shù)進(jìn)步為先導(dǎo)，以經(jīng)濟(jì)效益為中心，積極采用新技術(shù)、新產(chǎn)品、新材料、新工藝，重點(diǎn)解決影響輸電線路運(yùn)行的突出問題，并通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，制訂最佳防雷設(shè)計(jì)和技術(shù)改造方案。

2輸電線路防雷綜合技術(shù)措施

2.1防雷設(shè)計(jì)

科學(xué)有效、經(jīng)濟(jì)合理的防雷設(shè)計(jì)是輸電線路耐雷水平提高和雷擊事故降低的基礎(chǔ)條件，根據(jù)筆者的歸納總結(jié)，在輸電線路防雷設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：

①110 kV及以上高壓輸電線路建設(shè)時(shí)，應(yīng)先結(jié)合地區(qū)雷電分布圖查勘線路走廊，盡量避開雷電強(qiáng)烈的區(qū)域；②在設(shè)計(jì)輸電線路的防雷水平時(shí)，應(yīng)取該線路經(jīng)過地區(qū)實(shí)際發(fā)生的最高雷電日作為設(shè)計(jì)依據(jù)，并使線路的整體耐雷水平留有充分的裕度；③輸電線路雷擊跳閘率計(jì)算時(shí)，雷電日一般選取50 d，220 kV輸電線路設(shè)計(jì)的雷擊跳閘率不高于0.315次/100 km·40 d，110 kV輸電線路不高于0.525次/100 km·40 d；④對經(jīng)過雷擊頻繁地區(qū)的線路段，應(yīng)采取減小線路桿塔的邊導(dǎo)線保護(hù)角度方法，以提高線路防止雷電繞擊的能力，220 kV線路桿塔的邊導(dǎo)線保護(hù)角度不超過10 ?；110 kV線路桿塔的邊導(dǎo)線保護(hù)角度不超過15 ?；在高塔、大跨越線路段應(yīng)進(jìn)一步減小保護(hù)角，甚至可采用零保護(hù)角或負(fù)保護(hù)角；⑤輸電線路的線路桿塔接地電阻不應(yīng)超過15 Ω，進(jìn)線段接地電阻不超過10 Ω，雷電活動(dòng)強(qiáng)烈區(qū)域線路桿塔接地電阻不超過10 Ω，進(jìn)線段接地電阻不超過7 Ω，對降低桿塔接地電阻有困難的線段，可采用延伸地網(wǎng)接地線的方法；⑥對雷害多發(fā)區(qū)、易擊段、易擊點(diǎn)和大跨越、超過40 m的高塔，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮加裝線路避雷器或可控避雷針，以增加線路防雷水平，線路避雷器推薦采用帶固定串聯(lián)外間隙的金屬氧化物避雷器；坡地上的桿塔，一般是外側(cè)線路容易繞擊，可只在外邊相導(dǎo)線上安裝線路避雷器；對于山頂或平地區(qū)域的線路桿塔，則繞擊出現(xiàn)在邊相，因此應(yīng)在兩側(cè)安裝線路避雷器?？煽胤烹姳芾揍樋梢砸l(fā)上行雷電先導(dǎo)放電，降低雷電流的幅值和陡度。并且可控放電避雷針有一個(gè)相當(dāng)大的幾乎不遭受繞擊的保護(hù)區(qū)域。在雷電活動(dòng)強(qiáng)烈，避雷線失效的桿塔可以考慮安裝可控放電避雷針，但安裝可控避雷針的桿塔接地電阻應(yīng)在10 Ω以下。

2.2防雷改造

輸電線路在長期運(yùn)行過程中耐雷性能不可避免會(huì)受到諸多因素的影響，特別是早期建設(shè)的輸電線路本身在設(shè)計(jì)初期就沒有太多的考慮防雷性能，更需要進(jìn)行防雷技術(shù)改造，主要包括接地裝置、絕緣子、避雷線的技術(shù)改造。

2.2.1接地裝置技術(shù)改造

接地裝置的技術(shù)改造的主要目的是為了降低接地電阻，通過桿塔接地電阻的降低可提高輸電線路的耐雷水平，有效防止雷擊事故的發(fā)生，目前主要有以下三種接地裝置改造技術(shù)。

①水平外延接地，桿塔所處地方允許水平放射接地體時(shí)應(yīng)盡量采用水平放射的方式，因?yàn)樗椒派浣拥伢w不但可以降低工頻接地電阻，更重要的是可以有效的降低沖擊接地電阻，起到有效的防雷作用，關(guān)于水平放射的形狀和方位可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況而定，水平放射的長度可按規(guī)范要求選取。但如在水平放射長度的1.5倍范圍內(nèi)有較低土壤電阻率的地方，可以采用外引接地的方式。②深埋式接地極，表面接地電阻率高而地下較深處的土壤電阻率較低時(shí)，可用豎井式，或深埋式接地極。在選擇埋設(shè)地點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：選擇地下水較豐富及地下水位較高的地方，而且接地極一定要埋設(shè)在有滲水的低電阻率土層；桿塔附近如有金屬礦體，可將接地體插入礦體，利用礦體來延長或擴(kuò)大人工接地體的幾何尺寸；利用山巖的裂縫插入接地極并灌入降阻劑；在凍土區(qū)，深埋接地體應(yīng)在凍土層以下；深埋接地體的間距應(yīng)>20 m。③填充電阻率較低且穩(wěn)定的物質(zhì)（導(dǎo)電水泥、接地模塊等），在水平和垂直接地體周圍施加導(dǎo)電水泥或長效防腐降阻劑，對降低桿塔的接地電阻有明顯效果，接地模塊具有吸收和保持水分的作用，而且接地電阻穩(wěn)定，接地網(wǎng)附近有可以利用的低電阻率的物質(zhì)，可以因地制宜、綜合利用。④鋪設(shè)水下接地裝置，桿塔附近有水源，由于水的電阻率較低，可以考慮利用這些水源，布置水下或水邊接地極，這樣也可以收到一定的降阻效果。

2.2.2絕緣子技術(shù)改造

絕緣子的技術(shù)改造也可提高線路的耐雷水平，減少雷害事故的發(fā)生。

①增加絕緣子片數(shù)能夠提高絕緣子串的雷電放電電壓，因此，多次遭受雷擊的桿塔、耐張桿塔、大跨越桿塔等可增加一片絕緣子，但要注意校核導(dǎo)線對地距離和絕緣子串與桿塔之間的風(fēng)偏距離。②玻璃絕緣子遭受雷電沖擊及工頻電弧作用時(shí)，一般是沿外表面發(fā)展，不造成絕緣子內(nèi)部的擊穿，絕緣外表面閃絡(luò)一般不會(huì)發(fā)生自爆，因此建議將瓷絕緣子換成玻璃絕緣子。③雖然合成絕緣子有諸多優(yōu)點(diǎn)，但其干弧距離小于同樣結(jié)構(gòu)長度的瓷或玻璃絕緣子，因此改造為復(fù)合絕緣子時(shí)應(yīng)選用加長型的以補(bǔ)充其干弧距離，且220 kV合成絕緣子應(yīng)裝設(shè)形狀合適的均壓環(huán)。

2.2.3避雷線技術(shù)改造

避雷線是高壓輸電線路的基本防雷技術(shù)措施，近年來OPGW光纜由于安全性和穩(wěn)定性而得到了廣泛的應(yīng)用，因此，有條件的地區(qū)建議將避雷線改造為架空光纖復(fù)合地線。另外，輸電線路的防繞擊能力與避雷線保護(hù)角大小存在聯(lián)系，保護(hù)角越小防繞擊效果越好，困此建議在防雷改造過程中，盡量將避雷線保護(hù)角變小，然后在實(shí)踐過程中，保護(hù)角降低改造是非常困難的，因此，有關(guān)避雷線“0”保護(hù)角或者負(fù)保護(hù)需要在設(shè)計(jì)階段就考慮進(jìn)去。

3結(jié)語

從文章的分析可以看出輸電線路防雷是一個(gè)長期而又綜合性的過程，需基于輸電線路全壽命周期來開展，并注重各個(gè)細(xì)節(jié)的突破，以輸電線路經(jīng)濟(jì)性、安全性和穩(wěn)定性為出發(fā)點(diǎn)，提高輸電線路的綜合防雷性能。

參考文獻(xiàn)：

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