淺析配網(wǎng)電力線路防雷管理

蔡金鎧

摘要：在配電網(wǎng)電力線路上，積極做好防雷管理，才能夠保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而有效地降低電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。文章圍繞配網(wǎng)電力線路防雷管理展開了探討，重點(diǎn)從防雷管理的重要性認(rèn)識、電力線路遭受雷擊發(fā)生跳閘的原因、進(jìn)行有效的防雷管理展開論述。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)；電力線路；跳閘；防雷管理；接地桿塔；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM863 文章編號：1009-2374（2015）35-0133-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.066

隨著社會的進(jìn)步以及國民生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，人們的消費(fèi)水平相應(yīng)得到了提高。就用電方面而言，人們對用電的需求愈來愈大，對于供電中的一些供電設(shè)施，尤其是配電網(wǎng)絡(luò)中的電力線路而言，由于遭受到雷擊而出現(xiàn)跳閘問題，跳閘問題的出現(xiàn)又對供電的安全造成嚴(yán)重的影響。而雷電具有不可控性和隨機(jī)性，對電力線路的危害特別大。所以，在供電中，一定要積極地加強(qiáng)電力線路的有效防雷管理，盡最大可能地降低事故的發(fā)生，進(jìn)而有效地降低電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。

1 電力線路遭受雷擊發(fā)生跳閘的原因

一般情況下，由于電力線路的絕緣水平普遍不是很高，雷電擊中導(dǎo)線而引起閃絡(luò)是不可避免的，沖擊閃絡(luò)會轉(zhuǎn)化為工頻電弧，使得電力線路短路，從而發(fā)生跳閘事故。電力線路在遭受到雷擊破壞過程中，其重要的影響因素主要包括以下方面：雷電強(qiáng)度、桿塔接地電阻、架空地線、線路絕緣放電的具體電壓。

1.1 配網(wǎng)電力線路被雷電直接擊中

一般而言，在電力線路中，所產(chǎn)生的大氣過電壓主要包括兩種類型：自擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓。在這兩種類型電壓中，感應(yīng)雷過電壓就是雷電擊中了配網(wǎng)線路附近的某些地面之后，進(jìn)而產(chǎn)生了電磁感應(yīng)而引發(fā)的一種過電壓。而自擊雷過電壓跟感應(yīng)雷過電壓有區(qū)別，它是雷電自接擊中了配網(wǎng)電力線路而產(chǎn)生了一種電壓。如果按照性質(zhì)的區(qū)別，可以將配網(wǎng)電力線路遭受的雷擊故障分為反擊閃絡(luò)和雷電繞擊。在配網(wǎng)電力線路的運(yùn)行經(jīng)驗中，通過資料顯示，在配網(wǎng)電力線路遭受到的所有雷擊中，危害性最大的應(yīng)該是自擊雷過電壓。在進(jìn)行的防雷措施中，由于配網(wǎng)電力線路對應(yīng)防雷的策略不一樣，故而在對防雷措施進(jìn)行選擇的時候一定要根據(jù)遭受雷擊的具體原因進(jìn)行選擇。

1.2 配網(wǎng)電力線路遭遇到雷電繞擊

在配網(wǎng)電力線路正常的運(yùn)行經(jīng)驗中，模擬實驗結(jié)果和現(xiàn)場實測結(jié)果都表明，配網(wǎng)電力線路遭受到雷電繞擊的幾率高低，有直接關(guān)系的是高壓電力線路途經(jīng)地的地質(zhì)條件、地形地貌、避雷線對邊導(dǎo)線保護(hù)角、桿塔高度等。一般而言，位于山地的電力線路所遭受到雷擊的幾率要比平原地帶高2倍，其根本原因是在山區(qū)進(jìn)行電力線路的架設(shè)的時候，桿塔的高差檔距和所跨越的幅度都特別大，而線路在抵抗雷擊過程中抗擊能力有限，倘若這一地區(qū)的雷電活躍度較高，那么這一段的電力線路就會極容易受到襲擊。

1.3 配網(wǎng)電力線路遭遇雷電反擊

在雷電發(fā)生中，一旦雷電的電流經(jīng)避雷線傳到雷擊桿，在迅速地傳到接地和塔體的時候，會在瞬間提升塔桿電位的高度，造成導(dǎo)線出現(xiàn)過電壓。而就在這一瞬間中，導(dǎo)線過電壓和塔體電位合成的電流，在超過輸電線路電壓的時候，導(dǎo)線跟接地桿塔就會出現(xiàn)反擊閃絡(luò)。在雷擊防范中，有效地減小分流系數(shù)、積極地增強(qiáng)線路的絕緣能力、最大程度地降低桿塔電阻、提高耦合系數(shù)均為電力線路防雷的重要方式。

2 防雷管理的重要性

配網(wǎng)電力線路防雷管理有著重要的意義，只有積極地做好配網(wǎng)電力線路防雷管理，才能夠降低電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。因為電力線路都是高聳于地面，而這些設(shè)施一般都位于比較空曠的地區(qū)且線路特別長，在雷雨季節(jié)極其容易遭受雷擊。通過對資料的統(tǒng)計顯示，一條高度為8米、長度為100千米的電力線路，在每一年里所遭受的雷擊取平均值在4.8次。在電力正常運(yùn)行中，根據(jù)經(jīng)驗，電力停電故障的主要原因之一就是雷擊。另外，一旦電力線路發(fā)生了雷擊，被雷擊的線路還會對發(fā)電廠、變電所的安全運(yùn)行造成意想不到的嚴(yán)重后果。所以說，積極地將電力線路防雷技術(shù)提高，一方面不僅可以有效保證電力系統(tǒng)的可靠、安全的供電；另一方面還可以有效地保護(hù)好發(fā)電廠和變電所的一切重要的電力設(shè)備，積極地為電力的安全運(yùn)行提供保證。所以說，在配網(wǎng)電力線路中積極應(yīng)用防雷技術(shù)做好防雷管理具有重要的意義。當(dāng)然，就目前的防雷技術(shù)而言，還不能夠真正做到對電力線路絕對防雷。在防雷過程中，還需要積極地根據(jù)不同的電力線路采取有針對性的措施進(jìn)行防雷。在進(jìn)行防雷中，需要考慮的因素較多，有雷電活動的情況、防雷設(shè)施、線路經(jīng)過的氣候狀況、線路保護(hù)投資等各種因素，只有充分地對這些因素進(jìn)行考慮，才能夠制定出科學(xué)合理的防雷措施。

3 配網(wǎng)電力線路防雷管理的策略

3.1 接地地阻和避雷線的合理利用

在進(jìn)行電力線路的防雷策略中，避雷線是其中重要的方法，可以對雷電的電流進(jìn)行有效的分流。與此同時，還可以有效地起到屏蔽和耦合的作用。在實際使用避雷線的過程中，為了盡最大可能地減少避雷線電流造成的附加損耗，一定要采用一些方式方法對避雷線進(jìn)行絕緣保護(hù)，其中“小間隙”的處理方式最為合適。在雷雨季節(jié)里，一旦發(fā)生雷擊，就可以通過小間隙擊透避雷線，進(jìn)而達(dá)到有效地減少桿塔的接地電阻，最終避免雷電反擊的發(fā)生。一般而言，配網(wǎng)電力線路的電壓越高，其避雷線的積極作用就越明顯。那么在線路造價比率上就會越少。按照要求，在110kV或者220kV以上等級的電壓線路中，一定要在全線積極地架設(shè)避雷線。并且利用避雷線來降低雷電導(dǎo)致的過電壓，主要是通過降低接地地阻來完成的。因此，降低接地地阻是防止電力線路被雷電擊損的有效措施，同時也是最經(jīng)濟(jì)的措施之一。

3.2 配網(wǎng)電力線路中積極架設(shè)耦合地線

在配網(wǎng)電力線路防雷過程中，如果對桿塔的電阻無法做到有效減少，還可以采用另外一種方法進(jìn)行防雷處理，即在導(dǎo)線下架設(shè)地線，其目的在于有效地增加地面和導(dǎo)線之間的耦合效果，達(dá)到對絕緣子的電壓值有效減少的目的，并達(dá)到對雷電進(jìn)行有效的分流。特別是對35kV及以下的一些電壓等級的配網(wǎng)電力線路而言，在全線中可以架設(shè)避雷線，積極地通過消弧線圈接地處理，有效地避免相間短路故障和跳閘故障的出現(xiàn)。在三相線路和兩相電路遭遇到雷擊以后，會出現(xiàn)導(dǎo)線的閃絡(luò)，這個時候不會出現(xiàn)跳閘的故障，因為閃絡(luò)導(dǎo)線在防雷過程中所起到的作用跟地線的作用基本是一致的，可有達(dá)到有效的耦合作用，進(jìn)而減少閃絡(luò)導(dǎo)線上的電壓值，最終達(dá)到提高配網(wǎng)電力線路抵抗雷擊的能力。

3.3 配網(wǎng)電力線路中有效地增強(qiáng)線路的絕緣水平

由于電力線路在一些河流、公路等路段中的跨度相對較大，就必然增大了塔桿的危險。在雷雨季節(jié)里，一旦發(fā)生雷擊，由于塔頂?shù)碾娢惶幱谧罡咧?，必然就會產(chǎn)生感應(yīng)過電壓，因而就會增大雷電繞擊狀況的幾率。在防雷過程中，為了有效地減少因為線路的問題而造成的跳閘故障出現(xiàn)，就有必要積極地提高線路的絕緣質(zhì)量。

3.4 安裝自動重合閘裝置

電力線路故障一般都是瞬間發(fā)生的，如果等排除故障后，操作人員再去進(jìn)行人工合閘，就會因為停電時間過長而給一些用戶的生活和工作帶來不便。因此，需要安裝自動和閘裝置來減少因人工而消耗的不必要時間。據(jù)統(tǒng)計，自動重合閘裝置具有70%以上的成功率，所以自動重合閘裝置具有運(yùn)行穩(wěn)定、維持連續(xù)供電的特點(diǎn)。例如，當(dāng)雷擊使得線路絕緣子表面出現(xiàn)閃絡(luò)的情況，雖然不會造成線路的損壞，但是由于雷擊產(chǎn)生的過電壓使得電力線路短路，在這種情況下，繼電保護(hù)裝置會迅速斷開電源，隨著電弧的熄滅，故障會自動排除，然而如果有人員手動合閘就會增加停電時間，從而使得本該繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這就為用戶帶來了極大不便，而自動重合閘裝置能夠?qū)崿F(xiàn)短時間內(nèi)供電，使機(jī)器還沒來得及停運(yùn)就被繼續(xù)供電使用，提高了供電的可靠性。

3.5 線路中絕緣弱點(diǎn)的維護(hù)

對于高桿線路而言，其多處都存在絕緣弱點(diǎn)，如電線的開關(guān)、電纜接頭、跨越點(diǎn)和線路的交叉處都是其絕緣弱點(diǎn)。一旦被雷擊中，這些絕緣弱點(diǎn)就極有可能出現(xiàn)短路現(xiàn)象，因此對于這些絕緣弱點(diǎn)要采取維護(hù)措施，以避免短路現(xiàn)象的出現(xiàn)。例如，可以在絕緣弱點(diǎn)部位安裝專門的避雷器等裝置。

3.6 配網(wǎng)電力線路中對線路避雷器的合理使用

對于全線架設(shè)避雷線的電力線路而言，也不可能避免過電壓的出現(xiàn)，所以合理地使用避雷器也是一個關(guān)鍵性問題。如果雷擊所致的過電壓超出了避雷器所能承受的范圍，那么避雷器就能夠形成一個低阻抗通路，將雷擊所產(chǎn)生的電流輸送到地面，以阻止電壓的升高，從而可以更加有效地保障電力線路的安全運(yùn)行。

在雷擊桿的附近或是塔頂架設(shè)避雷線，以雷擊檔距的中部導(dǎo)線為例，設(shè)雷電流為I=15kA，接地電阻值為R=10Ω，導(dǎo)線波阻抗Z約等于雷電通道的波阻抗Z1，且電阻值為400Ω，接地電阻值是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于雷電通道的波阻抗的電阻值的，因此我們可以近似地認(rèn)為雷電經(jīng)過塔桿流入大地的電流Igt為原始電流T的兩倍，所以此時桿塔頂部位于桿塔上絕緣子的電位的電流值為最大電流值U，計算方式如下：

U=Igt*R=2IR=2*15*10=300kV

如果不架設(shè)避雷針，那么進(jìn)入導(dǎo)線的雷電流就相當(dāng)于沿著雷電通道而來的電流Io，此時雷擊導(dǎo)線的最大電流U1為：

U1=Z/2*I/2=15/2*400/2=1500kV

所以由此可以比較，在架設(shè)避雷針之前的電位線路絕緣的電位比架設(shè)之后的絕緣電路的電位降低了大約5倍，因此避雷針的架設(shè)有效地降低了導(dǎo)線線路所要承受的電壓。

4 結(jié)語

綜上所述，在配網(wǎng)電力線路防雷管理中，電力線路遭受雷擊發(fā)生跳閘的原因主要是線路被雷電直接擊中、線路遭遇到雷電繞擊、線路遭遇雷電反擊，然后有針對性地采取配網(wǎng)電力線路防雷管理的正確策略，為配電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行積極地提供可靠的保障。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：蔣建華）