35 kV輸電線路綜合防雷技術(shù)探討

盧寧生

摘 要：由于35 kV輸電線路是我國當前縣級和鄉(xiāng)鎮(zhèn)級電網(wǎng)主要的輸電線路，線路桿多處于曠野或路邊，缺乏防雷措施，因此易多發(fā)雷擊事故。文章主要對35 kV輸電線路易發(fā)雷擊事故的原因及防雷措施進行探討。

關(guān)鍵詞：35 kV；輸電線路；防雷

中圖分類號：TM727 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）03-0107-02

在我國，35 kV輸電線路廣泛應(yīng)用于縣級和鄉(xiāng)鎮(zhèn)級電網(wǎng)，其架設(shè)位置多處于曠野或者路邊，周圍無高建筑物遮擋，且缺少避雷線的保護或避雷線保護級別低，電桿及輸電線路都暴露在外，易受雷擊。此外，電桿上的絕緣子防雷擊電壓耐受值較低，對線路起到的保護作用不足。據(jù)統(tǒng)計，由于雷擊造成的電網(wǎng)跳閘停電故障在故障總數(shù)中占80%以上，在雷電易發(fā)區(qū)，比例高于80%。電網(wǎng)故障嚴重影響人民群眾用電安全，對于國民經(jīng)濟造成損失。

只有對雷擊故障的發(fā)生原因進行詳盡的調(diào)查與分析，才能夠針對性地提出解決問題的辦法，從而保證電網(wǎng)供電的正常運行。

1 雷擊故障形式與原因分析

1.1 雷擊故障的形式

電網(wǎng)線路遭遇雷擊的主要原因可分為四種，分別為：①雷擊線路或電桿附近的地面；②電桿、桿塔或其附近避雷部件遭雷擊；③線路檔距中心的避雷線遭遇雷擊；④電網(wǎng)線路直接遭遇雷擊。

1.1.1 雷擊地面

雷擊地面造成電網(wǎng)跳閘的主要原因是產(chǎn)生的雷擊感應(yīng)電壓對于35 kV及以下線路而言過大，從而導(dǎo)致線路跳閘。產(chǎn)生的感應(yīng)電壓是雷擊大地時與線路之間產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓導(dǎo)致，但是這種感應(yīng)過電壓對于高壓輸電線路的影響不大。

1.1.2 雷擊電桿

雷擊桿塔的情況主要發(fā)生在曠野中，此時電桿高度高于周圍地勢，更易接受雷電放電，導(dǎo)致雷擊。雷擊電桿時會產(chǎn)生巨大電流，除一小部分經(jīng)過電桿上的避雷線進行引流入外，其余則是直接利用桿塔及附屬接地電阻結(jié)構(gòu)進入大地，導(dǎo)致在接地電阻部分產(chǎn)生巨大的電壓降，造成超過桿塔絕緣子串50%的放電電壓從而引起絕緣子閃絡(luò)，產(chǎn)生反擊過電壓，造成跳閘。

1.1.3 雷擊避雷線

雷擊避雷線雖然會引起避雷線的過電壓，但是一般情況下，該過電壓并不會導(dǎo)致絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)產(chǎn)生反擊過電壓，因此，該種雷擊情況下一般不會造成跳閘，避雷線能起到很好的保護作用。

1.1.4 雷擊輸電線路

雷電直接對線路產(chǎn)生雷擊時，線路會產(chǎn)生瞬時高電位，從而導(dǎo)致絕緣子串閃絡(luò)現(xiàn)象，使得導(dǎo)線接地短路，從而造成跳閘。

1.2 雷擊時導(dǎo)致雷擊故障的原因分析

除以上4種雷擊情況外，當發(fā)生雷擊時，以下幾種原因會導(dǎo)致不同程度的雷擊故障。

1.2.1 輸電線路的抗雷擊水平

所謂抗雷擊水平，指的是雷擊造成線路或絕緣子閃絡(luò)情況時產(chǎn)生的單相最大電流值。輸電線路抗雷擊水平與多種因素有關(guān)，從設(shè)備內(nèi)因分析，包括桿塔接地電阻的大小、桿塔自身的尺寸形狀等參數(shù)、桿塔上檔距參數(shù)、絕緣子的參數(shù)選擇等，從外因看，主要包括桿塔周圍地勢、地形等情況以及對于桿塔及線路的日常運行維護情況，這些因素均能直接或間接對輸電線路的抗雷擊水平產(chǎn)生影響。

1.2.2 消弧線圈的影響

根據(jù)我國相關(guān)電力輸送規(guī)程，城鄉(xiāng)級35 kV線路運行的單相接地電流如超過10 A，則必須在系統(tǒng)內(nèi)增設(shè)消弧線圈并接地運行。消弧線圈對線路電流的補償過大或者不足都會導(dǎo)致自動熄滅故障，因此，對于補償值應(yīng)當正確設(shè)定。

2 輸電線路防雷擊措施

2.1 合理選擇安裝避雷設(shè)施

對于35 kV輸電線路的避雷器，其主要型式包括無串聯(lián)間隙及帶串聯(lián)間隙兩種，主要安裝在線路導(dǎo)線上，因此在選擇時，應(yīng)當以結(jié)構(gòu)簡便緊湊、輕質(zhì)量的型號為宜。無串聯(lián)間隙型式避雷器滿足以上要求，可以作為選擇。在安裝避雷器或避雷針時，應(yīng)針對不同地區(qū)進行區(qū)別安裝。在雷擊易發(fā)區(qū)進行安裝時，避雷針應(yīng)以-30 ？觷的負角度進行斜上方安裝，配套屏蔽針長度選擇2.4 m，分別安裝于桿塔線路兩端，避免雷電繞擊導(dǎo)致線路擊斷故障的發(fā)生。

避雷針應(yīng)安裝在導(dǎo)線上方以及桿塔頂端，同時以鋼絞線對避雷針進行接地，并控制接地電阻在10 Ω范圍內(nèi)，以對雷電產(chǎn)生的電流起到有效的引導(dǎo)作用。避雷針與屏蔽針配合使用，能夠有效降低雷擊、繞擊事故的發(fā)生，提高防雷效率。

2.2 提高線路絕緣水平

線路絕緣水平與耐雷水平有直接關(guān)系，提高絕緣水平能夠?qū)€路建弧率進行有效抑制，從而保證線路通暢，也能夠?qū)€路故障跳閘率進行有效控制。當桿塔高度較高時，應(yīng)對以下兩種因素進行充分的考慮，以對絕緣能力進行補償，一是桿塔本身電感的增大，二是雷擊導(dǎo)致的桿塔頂端電位的增大。依據(jù)我國35 kV線路中的相關(guān)規(guī)定，對于有避雷線保護的40 m以上標準桿塔，應(yīng)當按照（H-40）/10的數(shù)量進行絕緣子的增加，從而能夠?qū)U塔及線路起到良好的絕緣保護效果。而對于輸電線路桿塔無避雷線保護的情況，當桿塔超過40 m時，也應(yīng)按照上述方法增加絕緣子。

2.3 設(shè)定合理的避雷線保護角度

避雷線的保護角度選擇是否合理，直接影響到避雷線與導(dǎo)線屏蔽線之間的配合使用以及輸電線路繞擊故障發(fā)生的概率。避雷線保護角度選擇需要考慮的基本因素包括輸電段所處地形、路徑等多種，設(shè)定合理的避雷線保護安裝角度，提高避雷水平。

2.4 合理控制桿塔接地電阻

在35 kV輸電線路中，桿塔接地電阻值的控制對于防止雷擊事故發(fā)生具有重要作用，本文上述分析中，也分析了低接地電阻值對于有效引流雷擊電流和提高耐雷水平的作用。為降低并控制桿塔接地電阻，可依照以下幾種方法進行：①周圍有非飲用水源的地形，可以將接地線引入水源，并布設(shè)接地網(wǎng)；②分析土壤電阻率，選擇低電阻率區(qū)域進行接地網(wǎng)的布設(shè)或增加接地極數(shù)目；③對于高電阻率區(qū)域，在接地極附近適當添加部分降阻劑等。

2.5 正確選用線路型避雷器

線路型避雷器對于輸電線路的防雷擊保護動作，一是避免絕緣子串的閃絡(luò)情況，二是降低雷擊桿塔頂部的雷擊電位。這主要是利用電流的耦合作用，當雷電流被分流時，能夠提高雷擊桿塔附近相鄰導(dǎo)線的耦合能力，從而使絕緣子串雷擊閃絡(luò)故障可能性大大降低，有效實現(xiàn)對線路的保護，降低故障率。線路型避雷器的主要缺點是成本高，安裝要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且有較高的維護難度，對于多重雷擊不能起到很好的保護作用，這在很大程度上限制了其應(yīng)用，在選擇線路型避雷器時，應(yīng)當著重考慮其限制因素。

2.6 提高線路維護水平

防止雷擊故障損失擴大化的最便捷的措施是對線路運行狀態(tài)進行全方位實時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題要及時解決，對破損線路進行及時的修補或更換。對于上述論述中提出的防雷擊措施，必須嚴格到位，尤其注意桿塔接地電阻值的變化，以保證輸電線路具有足夠的防雷擊能力，減少雷擊事故的發(fā)生。

3 結(jié) 語

本文對35 kV輸電線路雷擊事故的原因進行了分析，并針對直擊、繞擊等雷擊故障產(chǎn)生的原因，提出了包括安裝避雷器、降低接地電阻等措施在內(nèi)的防雷擊方案，能夠在輸電線路防雷擊措施的實際過程中起到重要的指導(dǎo)作用。

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