淺析架空電力線路防雷與接地

馬雪梅（廣元電力設計院，四川 廣元 628000）

淺析架空電力線路防雷與接地

馬雪梅
（廣元電力設計院，四川 廣元 628000）

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，電力行業(yè)得到了顯著發(fā)展，而電力系統(tǒng)是否安全運行與各種電力線路、電力設備運行密切相關，架空電力線路是構(gòu)成配電、輸電網(wǎng)絡的關鍵線路，該電力網(wǎng)絡主要負責電能的供給，是維持電力運行穩(wěn)定的重要基礎。但是，雷擊跳閘的現(xiàn)象非常多，將使變壓器、線路絕緣子遭到破壞，使配電、輸電的安全性降低。

架空電力線路；防雷接地線路；電力系統(tǒng)運行

在電網(wǎng)中，架空輸電線路是非常重要的組成，由基礎桿塔、架空地線、導線以及各種光纜、金屬附件、接地裝置組成。其中，導線一般都安裝在地面桿塔上，主要作用是實現(xiàn)電能的傳輸。通過各項調(diào)查研究顯示，架空輸電線路出現(xiàn)接地故障引起跳閘的原因非常多，有一半以上的跳閘是由雷擊引起的。為此，深入分析雷電的危害，并制定出相應的架空電力線路防雷策略顯得非常重要，而要想使電力線路得到保護首先要做好接地處理。通常來說，電網(wǎng)中的塔桿接地裝置能夠在雷電發(fā)生時將雷電引入到地面，但不會對線路絕緣設備造成危害，能夠最大限度的將線路跳閘發(fā)生率降低。下面就對架空電力線路防雷與接地相關問題進行具體分析。

一、架空電力線路出現(xiàn)雷擊與跳閘的原因

相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，造成架空線路故障的原因較多，在眾多導致架空電力線路出現(xiàn)故障的因素中，雷擊引起的跳閘所占比例非常高，為40%～60%。而架空電力線路往往受多種因素影響遭受雷擊，主要因素為：桿塔的接地電阻影響、存在的架空地線、雷電強電流等。

在架空電力線路遭受雷擊以后，主要呈現(xiàn)出兩種形式，分別是：

雷電的直擊形式：在產(chǎn)生雷擊時，受雷擊影響的地面會出現(xiàn)超強的電磁感應，這種感應逐漸增強會產(chǎn)生非常多的感應電壓，這種雷電感應電壓的強度非常大，危險性較高；此外，雷電直接擊中電力線路，也會產(chǎn)生雷過電壓。通過各項實驗顯示，雷過電壓如果是直接擊中產(chǎn)生的，將引發(fā)整個電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

架空電力線路遭受雷電繞擊：一般來說，架空電力線路遭受雷擊與很多因素有關，其中，雷點繞擊就是一個重要原因，此外，地面與塔桿之間的角度、導線與雷線的保護夾角、線路運行路徑、自然環(huán)境等都會對其產(chǎn)生影響。在高山上的架空電力線路更容易遭受雷電繞擊，而平原發(fā)生幾率則較小，這是因為山區(qū)的架空線路在架設當中會有非常大的幅度與跨度，并且線路耐電性非常低。此外，山區(qū)的雷電活動較多，雷電活動越強烈，線路就越容易遭受雷擊。

雷電的反擊閃絡：如果出現(xiàn)了非常強的雷電，電流量將非常大，并會沿著避雷針等防雷設備的塔體接地，引線、接地體以及其他金屬連接物中的導線中會產(chǎn)生較強的電壓，最終成為過電壓，在與周圍金屬物連接時會出現(xiàn)強烈的電位差。一旦逐漸升高的電位以及導線產(chǎn)生的過電壓伏數(shù)超過了絕緣閃絡的電壓值時，接地塔桿與導線間將形成閃絡。

二、架空電力線路的防雷方式

通過以上三種雷電侵襲形式的論述，在采取防雷措施時也要有針對性，可以從以下幾個方面入手：

首先，在發(fā)生雷電直擊前，要在架空線路上安裝避雷針，并沿著線路進行安裝；防雷電閃絡的措施是在線路上加裝絕緣電阻，也可以將接地電阻適當降低；電弧的防建也是非常重要的，要采取必要的措施防止在發(fā)生閃絡后建立不穩(wěn)定電弧的現(xiàn)象；做好防停電工作，采取相應的措施確保電力能持續(xù)供應，并且在建立了工頻電弧以后也要有電力供應。下面對上述手段進行具體論述：

（一）架設避雷針

在架空線路防雷電中，避雷針的架設是非常重要的手段，能夠防止雷電沿著塔桿流經(jīng)整個線路，防止出現(xiàn)過大電流；此外，能夠?qū)Ь€的耦合作用屏蔽。如果架空線路出現(xiàn)了電壓過高現(xiàn)象，安裝避雷針也能夠解決這一問題。并且，避雷針的安裝成本較低，比較實用，將使雷電的繞擊發(fā)生率降低，在安裝設計時要充分考慮到避雷針與線路的間距，還要將桿塔適當?shù)奶嵘揭欢ǜ叨取?/p>

（二）提高架空電力線路的絕緣效果

要想使線路的絕緣性能提升，就要提升線路的耐電度。可以將桿塔上的絕緣子數(shù)量增加，能夠使絕緣子串中的閃絡沖擊電壓值大大提高，并且增加了線路的耐雷電效果，能夠最大限度的控制跳閘率。此外，也可以使用差異絕緣法，在同一個塔桿上面的三相絕緣性能是不同的，最下面的絕緣子比上面的多，這樣，在出現(xiàn)了雷擊時，導線的絕緣體會最先穿透，雷電會沿著塔桿進入到地面，能夠防止出現(xiàn)雙相閃絡現(xiàn)象。

（三）安裝自動式的重合閘裝置

通過各項數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，因為雷電造成的線路閃絡，跳閘能夠自動重合，其絕緣性能會自動恢復。為此，可以在架空線路上安裝自動重合閘裝置，將瞬間的雷電故障解除，增強了線路的穩(wěn)定性與安全性。我國很多110kV以上的架空電力線路在安裝上自動重合閘以后重合閘成功閉合幾率非常高，最高能夠達到40%～80%左右。而30kV以下的電力線路成功率也非常高，使其成為了一種非常重要的防雷手段。

（四）安裝線路型的避雷器

上面已經(jīng)對普通避雷器安裝以后的防雷效果進行了分析，而使用普通的避雷器，不能將發(fā)生雷擊以后線路中的過電壓全部排出，余下的電流也會成為非常大的隱患。在雷電多發(fā)地區(qū)的線路中安裝避雷器能夠使全部電流全部流入到大地。如果雷擊過電壓強度較大，在超出了避雷器的防護范圍以后，避雷器能夠為線路提供一個通路，這個通道能夠阻抗電流流向大地，線路電壓升高就會非常困難，有效了保證了設備以及線路安全。

（五）增加耦合地線

為了使線路減少雷電侵襲，可以在導線的最下方設置一條耦合的地線，這條耦合地線起到的作用為耦合與分流，還能夠?qū)⒔拥氐碾娮杞档停軌蚴咕€路絕緣子上的電壓最大限度的降低。低于一些低壓線路，接地方式都會選擇使用消弧線圈的形式，能夠使雷擊引起的單相接地故障徹底消除，還能使短路故障或者是跳閘故障消除。這是因為地線如同是閃絡的導線，能夠大大增強耦合作用，使絕緣子上的電壓值降低，不會發(fā)生突然的跳閘現(xiàn)象，提高線路的耐雷電水平。

三、線路接地設計方法

架空電力線路桿能否有效接地會對雷害防護能力產(chǎn)生重要影響，對于維持電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行有關鍵性作用。通過各項實驗顯示，將桿塔的接地電阻降低，能夠最大限度的提高線路耐雷水平，防止出現(xiàn)過于嚴重的跳閘現(xiàn)象。

（一）及時做好塔桿的接地設計

在選線的初期階段，要對架空線路的布設情況、雷電發(fā)生的頻率等進行實地調(diào)查，盡量不要在雷擊發(fā)生率高的地段設計，要盡量將設計方案進行優(yōu)化、使設計方案能夠更加合理、科學；此外，要做好勘探測量工作，主要對線路桿上的電阻值進行測量，能夠為接地裝置的設計與安裝提供必要的資料。最后，要按照實際的勘測情況對各項數(shù)據(jù)進行檢驗與計算，最后按照方案繪制出設計圖紙。

（二）將接地電阻適當?shù)慕档?/p>

如果架空的電力線路存在電阻值低的問題，接地可以采用拉線與桿塔相連接的方式。但如果架空線路布設地區(qū)中的土壤電阻值高，則可以采用土壤更換、外引接地、復合接地等方式。為了使塔桿的沖擊力電阻值減小，要使用加長接地極方式。

（三）應用降阻劑

除了使用上述接地方式以外，還可以應用降阻劑使接地裝置得到改善，對于經(jīng)常受雷擊的桿塔以及線路，為了能夠使電阻值達到要求，應用降阻劑是非常有效的。隨著電子技術的飛速發(fā)展，降阻劑的更新速度較快，使用效果也有所提高。在接地系統(tǒng)中對降阻劑進行合理利用，能夠使接地電阻降低。并且，降阻劑能夠迅速的滲透到土壤中，使大部分接地電流得到分散。為此，降阻劑適合在一些山區(qū)巖石較多的地方使用。

結(jié)語

鑒于架空電力線路布設時受地形、自然環(huán)境等影響較大，其電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對復雜，受線路絕緣效果的影響，雷擊造成的跳閘現(xiàn)象將逐漸增多，造成故障的發(fā)生率明顯提升，為電力系統(tǒng)安全運行帶來了阻礙，容易為生產(chǎn)、生活造成不良影響。本文主要分析了雷電發(fā)生對架空線路的危害，并制定了一些防雷措施，這些防雷措施對于維護架空電力線路穩(wěn)定性與可靠性具有重要意義，并在最后探討了接地方式，為架空線路防護提供了依據(jù)。

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