輸電線(xiàn)路防雷技術(shù)特點(diǎn)與應(yīng)用探討

葛磊 馬軍

摘 要：在電力企業(yè)中，電力輸出的途徑主要有兩種，一是通過(guò)架空輸電線(xiàn)進(jìn)行電力輸出，二是通過(guò)電纜。輸電線(xiàn)路遭遇雷擊發(fā)生跳閘故障是造成供電不可靠的重要原因之一，為了提高供電可靠性，降低跳閘率，必須采取科學(xué)的防雷技術(shù)，保障輸電線(xiàn)路的安全。主要介紹了幾種有效的防雷技術(shù)在輸電線(xiàn)路中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：架空輸電線(xiàn)路 ；防雷； 絕緣； 雷電監(jiān)測(cè)

在電力企業(yè)中，電力輸出的途徑主要有兩種，一是通過(guò)架空輸電線(xiàn)進(jìn)行電力輸出，二

是通過(guò)電纜。其中架空輸電線(xiàn)是目前電力企業(yè)最主要的輸電方式，為了保障用戶(hù)用電的可靠

性，提高輸電線(xiàn)路的安全穩(wěn)定是一個(gè)重要的途徑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在每年輸電線(xiàn)路的跳閘事故中，

雷擊是最主要的影響因素，因此采取有效的措施，提高輸電線(xiàn)路防雷技術(shù)是確保輸電線(xiàn)路安

全的必要手段。勝利石油管理局電力管理總公司是為勝利油田生產(chǎn)和居民生活供電的專(zhuān)業(yè)化公司。伴隨著油田勘探開(kāi)發(fā)50多年的發(fā)展，已建成以220kV為構(gòu)架、110kV為主網(wǎng)、35kV遍布勝利各油區(qū)的大型企業(yè)電網(wǎng)，覆蓋東營(yíng)、濱州、淄博3個(gè)市的12個(gè)縣區(qū)，工作面積3.2萬(wàn)平方公里。管轄220～35kV變電站180座；220～6kV輸配電線(xiàn)路573條，總長(zhǎng)5191千米。年供電能力65億千瓦時(shí)。油田生產(chǎn)對(duì)電力可靠性要求非常高，任何原因的停電都會(huì)對(duì)油田生產(chǎn)造成巨大的損失，因此，近年來(lái)，勝利油田電力總公司在不斷加強(qiáng)電力生產(chǎn)安全管理環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，特別注重在電力設(shè)施改造中認(rèn)真分析電網(wǎng)實(shí)際，以理論數(shù)據(jù)指導(dǎo)電網(wǎng)的改造建設(shè)。為加強(qiáng)電網(wǎng)的防雷措施，電力總公司從輸配電線(xiàn)路和變電站設(shè)備防雷兩方面著手，建設(shè)電網(wǎng)防雷設(shè)施。

1 輸電線(xiàn)路防雷的必要性

目前我國(guó)電力企業(yè)采用的最主要的輸電方式就是架空輸電線(xiàn)路輸電。電力企業(yè)通過(guò)架

空輸電線(xiàn)路能夠?qū)㈦娔軅鬏數(shù)礁鱾€(gè)地區(qū)，通過(guò)變電站進(jìn)行電能的相互交換或者輸送，形成配

電網(wǎng)。架空輸電線(xiàn)路通常情況下都有比較長(zhǎng)的線(xiàn)路，在電能傳輸過(guò)程中往往具有不可控因素，

進(jìn)而導(dǎo)致輸電線(xiàn)路出現(xiàn)跳閘的故障，使用戶(hù)用電穩(wěn)定性大大降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)在每年輸電線(xiàn)路的

跳閘事故中，雷擊引起的跳閘事故最多。因此對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行切實(shí)有效的防雷控制是十分必

要的，是提高供電可靠性的重要手段。

2 雷擊性質(zhì)對(duì)輸電線(xiàn)路造成跳閘的分析

在自然雷電中，直擊雷通常有兩種表現(xiàn)形式：繞擊和反擊。不管是那種形式，它都嚴(yán)

重威脅了輸電線(xiàn)路的安全。（1）直擊雷和反擊雷。雷電直接擊中避雷線(xiàn)中央或者鐵塔頂部即為直接雷；而反擊雷則是因?yàn)榻拥仉娮柽^(guò)高，從而導(dǎo)致在雷擊時(shí)，塔頂部的電位過(guò)高發(fā)生反擊事故。這兩種類(lèi)型的雷電現(xiàn)象基本上是相同的。（2）繞擊雷。它是通過(guò)繞擊導(dǎo)線(xiàn)，從而

引起輸電線(xiàn)路絕緣閃絡(luò)。這種類(lèi)型的雷電是引起跳閘最主要的原因，在防雷工作中應(yīng)該重點(diǎn)

關(guān)注。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)際案列總結(jié)出雷電繞擊現(xiàn)象引起的輸電線(xiàn)路故障類(lèi)型有五種：一，引起

單相線(xiàn)路故障；二，一般輸電線(xiàn)路遭遇雷電繞擊后會(huì)在其導(dǎo)線(xiàn)的非線(xiàn)夾部分出現(xiàn)經(jīng)過(guò)燒融后

留下的痕跡；三，通過(guò)三角方式進(jìn)行排列的上相以及水平進(jìn)行排列的中相通常情況下不會(huì)遭

遇雷電繞擊；四，中相中，鼓形排列方式容易遭到雷電繞擊，而邊相通過(guò)上三角或者水平方

式進(jìn)行排列時(shí)也容易遭到繞擊；五，塔高以及導(dǎo)線(xiàn)保護(hù)角與雷電繞擊相關(guān)，在雷電流幅值比

較大的情況下，雷電繞擊的可能性最小。

3 輸電線(xiàn)路防雷措施及應(yīng)用

為了提高輸電線(xiàn)路的安全穩(wěn)定性，減少因雷擊而導(dǎo)致的線(xiàn)路跳閘次數(shù)，需要對(duì)輸電線(xiàn)

路進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)。防雷設(shè)計(jì)方式的確定需要考慮以下幾個(gè)方面的因素：線(xiàn)路的重要性以及電

壓等級(jí)、線(xiàn)路周?chē)纂姷膹?qiáng)弱、線(xiàn)路的運(yùn)行方式、接地土壤的電阻率、線(xiàn)路所經(jīng)過(guò)地的地理

概貌等這些因素，參照原有線(xiàn)路在當(dāng)?shù)剡\(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)科學(xué)的技術(shù)手法搭設(shè)合理經(jīng)濟(jì)的防

雷措施，同時(shí)還應(yīng)該采取的防護(hù)措施有：（1）將桿塔的接地電阻降低。因?yàn)樗軌蛑苯佑绊憲U塔頂部的電位，所以這是防雷措施中最直接有效的防雷設(shè)計(jì)之一。如果塔桿的接地電阻過(guò)大，雷擊時(shí)就會(huì)造成塔桿頂端的電位太高，線(xiàn)路遭到雷電反擊。通過(guò)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，如果塔桿的接地電阻符合下表中的要求時(shí)，當(dāng)線(xiàn)路遭遇雷擊時(shí)線(xiàn)路的絕緣性就不會(huì)破壞，通過(guò)將雷電流從塔桿導(dǎo)入到大地中，起到保護(hù)線(xiàn)路的作用，確保其能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。（2）對(duì)外邊相進(jìn)行保護(hù)：將其避雷線(xiàn)保護(hù)角減??；將避雷線(xiàn)設(shè)計(jì)成負(fù)角。通常情況下，工作人員在對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)僅僅按照常規(guī)要求設(shè)計(jì)雷線(xiàn)保護(hù)角保護(hù)輸電線(xiàn)桿塔。但是這種情況在有山坡的地方并不適用，因?yàn)樯狡聲?huì)對(duì)保護(hù)角造成一定的影響，導(dǎo)致原來(lái)規(guī)定的角度無(wú)法滿(mǎn)足防雷保護(hù)的要求，這樣就會(huì)增加輸電線(xiàn)路的閃絡(luò)次數(shù)增多，電網(wǎng)運(yùn)行受到威脅。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)輸電線(xiàn)路所處地區(qū)的實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)防雷保護(hù)角。采用有效屏蔽角公式可以對(duì)保護(hù)角進(jìn)行計(jì)算校驗(yàn)。這樣就能夠避免設(shè)計(jì)出的保護(hù)角比實(shí)際需求大的情況發(fā)生，更好的保護(hù)線(xiàn)路安全。這中設(shè)計(jì)方法在實(shí)際應(yīng)用中得到了很好的效果驗(yàn)證。（3）采用限流式先導(dǎo)放電避雷針。在雷云電場(chǎng)作用下，限流避雷針能夠產(chǎn)生提前先導(dǎo)通道，這樣能夠?qū)⒈芾揍樀奶摂M高度提高。當(dāng)發(fā)生雷電閃擊時(shí)，在避雷針保護(hù)范圍內(nèi)，雷電就不會(huì)發(fā)生側(cè)擊和繞擊現(xiàn)象，閃擊雷可以十分準(zhǔn)確的擊中避雷針。這種方式能夠?qū)⒂捎趶?qiáng)電磁干擾而形成的感應(yīng)電流減弱。（4）采用不平衡絕緣和加強(qiáng)絕緣的方式。輸電線(xiàn)路經(jīng)過(guò)的地區(qū)有時(shí)是雷電十分活躍的地區(qū)，還有的線(xiàn)路是大跨越高桿塔設(shè)計(jì)，在這種情況下，線(xiàn)路遭受雷擊的危險(xiǎn)更大。因?yàn)橛捎诼淅讕茁矢?，塔桿的電位通常就會(huì)很高，所以會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路感應(yīng)電壓很大，很容易遭受雷電繞擊。針對(duì)這種情況，在設(shè)計(jì)避雷線(xiàn)的同時(shí)還需要增加絕緣子的安裝片數(shù)，這樣就能夠?qū)⒈芾拙€(xiàn)與導(dǎo)線(xiàn)之間的距離變大，絕緣效果就會(huì)更加顯著。按照規(guī)定，超過(guò)40 米高的有線(xiàn)桿塔，當(dāng)其高度每上升10 米就必須要將絕緣子的數(shù)目增加一片。目前同桿塔搭設(shè)雙回路線(xiàn)路的線(xiàn)路設(shè)計(jì)越來(lái)越多，有的線(xiàn)路采用平常的防雷措施根本無(wú)法滿(mǎn)足防雷需求，這時(shí)就應(yīng)該采用不平衡絕緣方式設(shè)計(jì)，這樣就能夠確保當(dāng)一條線(xiàn)路遭遇雷擊發(fā)生跳閘時(shí)另一條線(xiàn)路不受干擾。這種防雷設(shè)計(jì)的原理就是因?yàn)榘l(fā)生雷擊時(shí)，由于一條線(xiàn)路的絕緣子數(shù)量相對(duì)于另一條線(xiàn)路的少，這條線(xiàn)路就會(huì)先閃絡(luò)，經(jīng)過(guò)閃絡(luò)的導(dǎo)線(xiàn)就形成了一條新的導(dǎo)線(xiàn)，這條導(dǎo)線(xiàn)就成了一根避雷線(xiàn)，從而對(duì)另一條線(xiàn)路增強(qiáng)耦合作用，使之不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)。目前這種防雷技術(shù)已經(jīng)在部分雷電活躍區(qū)得到應(yīng)用，通過(guò)大量的實(shí)踐證明采用不平衡絕緣以及加強(qiáng)絕緣方式能夠極大的降低線(xiàn)路跳閘率，線(xiàn)路跳閘率僅為未采用該防雷技術(shù)時(shí)線(xiàn)路跳閘率的35%。（5）水平放射接地體。這種方式能夠?qū)⒐ゎl接地電阻降低，進(jìn)而達(dá)到防雷效果在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)桿塔現(xiàn)場(chǎng)的情況，對(duì)水平放射的形狀以及方位進(jìn)行調(diào)整。

4 完善雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在進(jìn)行線(xiàn)路故障巡查時(shí)，由于閃絡(luò)地點(diǎn)通常是在一基桿塔處，所以巡查人員往往只在

一個(gè)故障點(diǎn)巡查完畢后就結(jié)束了全段巡查。然而也存在相隔幾基發(fā)生閃絡(luò)或者連續(xù)幾基同時(shí)

閃絡(luò)的情況，如果不全段巡查就會(huì)導(dǎo)致故障檢修不到位，所以應(yīng)該要求工作人員進(jìn)行全段故

障巡查。另外還要完善雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在大于110kv 的輸電線(xiàn)路上最好安裝雷電定位系統(tǒng)，

進(jìn)行雷電自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)遭受雷擊的線(xiàn)桿準(zhǔn)確定位，有效提高故障檢修效率。另外工作人員還

能夠通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)雷電的特性和活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究，掌握準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，使工作人員的工

作效率得到很大的提高，大大提高了電力企業(yè)的供電可靠性。

參考文獻(xiàn)：

1.周光明. 淺析110kv 輸電線(xiàn)路防雷技術(shù)[J]. 大科技，2012.