淺談輸電線路雷擊掉閘分析及其防范措施

宋健

（山西大學(xué)，山西太原 030000）

淺談輸電線路雷擊掉閘分析及其防范措施

宋健

（山西大學(xué)，山西太原 030000）

輸電線路存在復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境和廣闊覆蓋范圍以及涉及面廣、點(diǎn)多，并且長時(shí)間暴露在野外露天環(huán)境中，如果出現(xiàn)設(shè)備故障對整個(gè)電網(wǎng)都會(huì)造成影響，輸電線路中故障比例較高的是雷擊跳閘故障，嚴(yán)重影響輸電線路安全可靠的運(yùn)行。本文分析了不同類型雷擊故障以及出現(xiàn)的原因，同時(shí)也需要不斷總結(jié)和研究防雷工作的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提出以后處理雷擊輸電線路掉閘事故的要求以及重點(diǎn)，并且及時(shí)采取合理的解決措施，為電力企業(yè)以后深入研究輸電線路雷擊掉閘原分析防范措施奠定基礎(chǔ)。

輸電線路 雷擊掉閘 防范措施

電力系統(tǒng)中輸電線路是重要構(gòu)成部分，隨著不斷發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)，越來越嚴(yán)格要求輸電線路供電安全性和可靠性，輸電線路需長時(shí)間在自然環(huán)境中暴露，容易受到外界損害和影響，雷擊是其中比較重要的影響。依據(jù)大量數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，高發(fā)跳閘區(qū)域中雷擊故障大約占據(jù)線路運(yùn)行總故障的50—70%，特別是高土壤電阻率、多雷、復(fù)雜地形的山區(qū)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)運(yùn)行可靠性和安全性，也更容易出現(xiàn)安全故障，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，所以，利用合理措施來降低輸電線路跳閘次數(shù)，是保障可靠、安全運(yùn)行電網(wǎng)的基礎(chǔ)。

1　輸電線路雷擊類型

依據(jù)雷電形成過電壓的物理原理，可以把雷電過電壓分為直擊雷擊過電壓和感應(yīng)雷擊過電壓等兩種。第一，感應(yīng)雷擊過電壓實(shí)際上是線路附近地面被雷電擊中，架空線路中因?yàn)榇嬖陔姶鸥袘?yīng)會(huì)形成三相導(dǎo)線感應(yīng)過電壓。第二，直擊雷擊過電壓實(shí)際上是避雷線、桿塔、導(dǎo)線等被雷電擊中形成的過電壓。經(jīng)過實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，對電力系統(tǒng)危害比較大的是直擊雷擊過電壓，感應(yīng)雷擊過電壓只是威脅和影響輸電線路。依據(jù)不同雷擊線路位置，又可以把直擊雷擊過電壓分為雷擊導(dǎo)線、繞過避雷線、雷擊避雷線和桿塔等。第一，線路避雷線或者桿塔被雷擊，需要依據(jù)雷擊點(diǎn)阻抗雷電流來提高對地電位，如果出現(xiàn)雷擊點(diǎn)電位差超過絕緣線路沖擊放電的時(shí)候，會(huì)促使導(dǎo)線出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，從而造成導(dǎo)線過電壓。由于上述過程中具備高于導(dǎo)線的避雷線桿塔電位，也稱之為反擊。第二，繞過避雷線或者導(dǎo)線被雷電擊中，會(huì)促使導(dǎo)線上出現(xiàn)過電壓，這種屬于繞擊。

2　分析輸電線路遭雷擊掉閘原因

現(xiàn)階段，分析輸電線路雷擊故障的時(shí)候主要包括線路絕緣運(yùn)行情況、電流強(qiáng)度和保護(hù)角、線路有無架空地線、桿塔接地電阻等四個(gè)因素［1］。雷擊輸電線路導(dǎo)線的時(shí)候，導(dǎo)線上會(huì)出現(xiàn)高于額定線路電壓的高電壓，如果大于線路絕緣子耐壓強(qiáng)度之后，線路出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，線路出現(xiàn)掉閘問題。與此同時(shí)避雷線被雷擊中，如果出現(xiàn)不好的線路接地電阻，泄漏雷擊電流的時(shí)候，桿塔上出現(xiàn)高電壓，促使線路掉閘和線路閃絡(luò)。所以線路出現(xiàn)雷擊故障的關(guān)鍵就是接地電阻大小。架空線路中絕緣子十分重要，是隔離桿塔和帶電線路的關(guān)鍵，并且還能對導(dǎo)線進(jìn)行固定。現(xiàn)階段線路運(yùn)行過程中主要就是合成絕緣子以及瓷質(zhì)絕緣子。瓷質(zhì)絕緣子具備容易出現(xiàn)污閃、表面親水性、容易出現(xiàn)零值等特點(diǎn)，已經(jīng)逐漸被取代，開始大量應(yīng)用合成絕緣子。依據(jù)此在雷擊線路的時(shí)候，影響雷擊反擊情況的就是絕緣子耐壓水平，并且絕緣子實(shí)際運(yùn)行情況是影響耐壓水平的關(guān)鍵。避雷線也叫架空線路，避雷線的作用類似于在線路上每一點(diǎn)都安置等高避雷針。外側(cè)導(dǎo)線和避雷線連接的垂直夾角是避雷線保護(hù)范圍，也就是所說的保護(hù)角。繞擊區(qū)和避雷線保護(hù)角之間存在正比關(guān)系，越大保護(hù)角，出現(xiàn)越大繞擊區(qū)域，因此想要可靠保護(hù)就需越小的保護(hù)角。如果某電網(wǎng)使用小于70mm截面積的鍍鋅絞線當(dāng)做避雷線，實(shí)際線路中需要在110kv同塔雙回線路安置避雷線，一般存在30°保護(hù)角。架設(shè)避雷線可以在一定程度上避免繞擊，雷電流主要就是直接被雷擊的時(shí)候流入大地表面的電流，基于此會(huì)對線路是否掉閘造成極大影響。

3　輸電線路雷擊掉閘的應(yīng)對措施

3.1降低接地電阻

經(jīng)過大量實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，隨著不斷降低接地電阻會(huì)適當(dāng)提高輸電線路耐雷水平。依據(jù)實(shí)際規(guī)范需求來定期檢測線路桿塔接地電阻，并且利用實(shí)際情況來確定容易被雷擊區(qū)域，最大限度降低測試接地電阻的時(shí)間。每年雷雨季節(jié)的時(shí)候需要全部測試桿塔接地電阻，及時(shí)解決測試中的問題。接地網(wǎng)和接地極施工技術(shù)，檢測新立桿塔的時(shí)候主要就是查看是否具備高于0.6m的設(shè)備埋深，是否出現(xiàn)虛焊等問題。運(yùn)行輸電線路的時(shí)候，還需要對是否出現(xiàn)不緊密連接、丟失接地螺栓、外漏埋入部分、損壞接地引線等現(xiàn)象，以便于保障可以良好連接接地網(wǎng)和避雷線。

3.2提高線路絕緣水平

由于在交流變電站中需要長期使用線路絕緣子，會(huì)降低設(shè)備絕緣性，如果降低或者失去設(shè)備絕緣子絕緣性的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)問題，所以此時(shí)應(yīng)該構(gòu)建線路絕緣子臺(tái)賬，定期更換長時(shí)間運(yùn)行的絕緣子，保證設(shè)備絕緣性能。如果出現(xiàn)特殊問題，可以考慮設(shè)計(jì)不同片數(shù)的同塔雙回線路，假設(shè)出現(xiàn)雷擊以后，片數(shù)少的絕緣子會(huì)先形成閃絡(luò)，此時(shí)類似于避雷線，能夠全面提高耐雷水平［2］。

3.3線路優(yōu)化設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)新建110kv線路的時(shí)候，最大限度降低保護(hù)角，山頂或者山坡的桿塔需要應(yīng)用負(fù)保護(hù)角。設(shè)計(jì)新建線路的時(shí)候，適當(dāng)提高進(jìn)出站避雷線程度，此外也可以適當(dāng)利用全程假設(shè)避雷線的方式處理重要線路，能夠合理降低部分線路塔高。如果線路中提高塔高位置，會(huì)降低屏蔽效應(yīng)，出現(xiàn)比較大繞擊區(qū)域，同時(shí)也會(huì)提高電感，促使全面提高流過桿塔的電壓幅值，導(dǎo)致容易出現(xiàn)反擊故障。所以，實(shí)際操作中可以適當(dāng)降低雷擊頻繁區(qū)域的塔高。

3.4部分線路增設(shè)耦合地線

耦合地線實(shí)際上是加設(shè)在導(dǎo)線下的接地線，擁有較大耦合和分流的作用。在具備很高土壤電阻率的山區(qū)中，會(huì)提高接地電阻，基于此合理設(shè)置耦合接地線會(huì)極大程度上避免雷擊故障。耦合接地線可以降低絕緣子承受電壓和塔頂電位，從而達(dá)到降低故障的目的。但是因?yàn)椴痪邆淦帘巫饔?，不?huì)對繞擊故障造成影響［3］。

3.5改造接地系統(tǒng)

依據(jù)國內(nèi)接地和防雷規(guī)定來合理計(jì)算桿塔耐雷擊的水平，設(shè)計(jì)過程中需合理確定避雷線耦合分流系數(shù)、線路桿塔尺寸，基于此需要增加接地電阻。某電力公司整治不合格接地電阻，改造接地系統(tǒng)中276根桿塔，并且及時(shí)對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更換，提高接地網(wǎng)截面積、埋深深度，增加安全措施，促使降低接地電阻阻值，保證能夠切實(shí)符合該區(qū)域設(shè)計(jì)需求。

3.6裝設(shè)線路避雷器

線路避雷器運(yùn)行的原理就是在線路中安裝避雷器以后，如果雷擊輸電線路的時(shí)候，會(huì)促使雷電流形成分流作用，一部分電流經(jīng)過桿塔流入大地，一部分經(jīng)過避雷針流入大地附近桿塔，實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候大部分都是經(jīng)過避雷器把雷擊電流流入導(dǎo)線中，并且也能夠及

············時(shí)傳播到周圍桿塔中。雷擊電流在流過導(dǎo)線和避雷線的時(shí)候，因?yàn)閷?dǎo)線之間具備一定電磁感應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致避雷線和導(dǎo)線中出現(xiàn)耦合分量，所以避雷線分流雷擊電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于避雷器中雷擊電流的分流，上述方式會(huì)導(dǎo)致極大程度上提高導(dǎo)線電位，從而使得出現(xiàn)低于絕緣子串閃絡(luò)電壓的塔頂和導(dǎo)線間電位差，絕緣子不會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)，此時(shí)輸電線路避雷器中具備良好的鉗電位作用，同時(shí)上述作用也是避雷器進(jìn)行輸電線路防雷的顯著特征［4］。

3.7裝設(shè)放電間隙

放電間隙實(shí)際上是在絕緣子串兩側(cè)并聯(lián)金屬電極，也被叫做弧角或者招弧角。如果雷擊架空線路，放電間隙絕緣子串放電電壓高于間隙沖擊電壓，因此需要首先進(jìn)行放電，然后形成工頻短路電弧。因?yàn)榻^緣子長度高于放電間隙長度，所以一般在放電間隙上出現(xiàn)雷擊閃絡(luò)，也就說絕緣子表面可以利用工頻電弧來并聯(lián)保護(hù)絕緣子間隙，然后穩(wěn)定燃燒并聯(lián)間隙，電弧會(huì)被拉向遠(yuǎn)離故障的位置，可以避免灼燒絕緣子串，保證不損害絕緣子串，然后依據(jù)自動(dòng)重合閘來切斷電源，依據(jù)這種方式能夠確保順利運(yùn)行線路。

4　結(jié)語

總之，綜上所述，運(yùn)行輸電線路的時(shí)候，故障中影響最大的因素就是雷擊故障，雷擊活動(dòng)不是固定的，會(huì)因?yàn)榈刭|(zhì)、氣象、環(huán)境、地理等出現(xiàn)不同程度的輸電線路雷擊危害，基于此需要依據(jù)不同情況來對輸電線路雷擊故障實(shí)施不同的防雷措施，保證能夠改變線路絕緣水平和減少桿塔接地電阻，并且以此作為基本防雷措施，從而達(dá)到有效提高輸電線路防雷水平的目的，保證電力線路輸電的安全性和可靠性。

［1］王紹琨，劉博.輸電線路防雷整治［C］.第三屆（2012）全國架空輸電線路技術(shù)研討會(huì)論文集，2012：2034-2036.

［2］胡元光.架空線路雷擊故障點(diǎn)的查找［C］.第三屆（2012）全國架空輸電線路技術(shù)研討會(huì)論文集，2012：2053-2057.

［3］徐奇功，霍倩嵐，王小歡，等.線路避雷器在輸電線路防雷中的應(yīng)用［J］.科技致富向?qū)В?011（14）：32，111.

［4］張強(qiáng)永，楊柳青，徐健，等.輸電線路落雷識(shí)別監(jiān)測系統(tǒng)安裝中的問題和解決辦法［J］.黑龍江氣象，2015，32（2）：40-41.