淺談電力系統(tǒng)的防雷技術(shù)及其應(yīng)用

摘 要：詳細(xì)介紹了雷電的形成及其種類，對目前電網(wǎng)架空線路以及變電站的主要防雷措施的利弊進(jìn)行細(xì)致分析，并根據(jù)雷擊對電力系統(tǒng)破壞的機(jī)理，提出了對戶外架空線路防雷措施改進(jìn)的建議，說明了采用新的防雷技術(shù)可以有效地防止事故的發(fā)生，避免更大的經(jīng)濟(jì)損失。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；防雷技術(shù)；應(yīng)用

1 雷電的形成及種類

雷電是普遍存在的自然現(xiàn)象。它一般產(chǎn)生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中，時(shí)常伴有強(qiáng)烈的陣風(fēng)和暴雨，有時(shí)還伴有冰雹和龍卷風(fēng)。是由帶電云層對地面建筑物以及大地的自然放電引起的。雷電會對建筑物或者設(shè)備產(chǎn)生極大的破壞，在放電區(qū)域，電流會高達(dá)幾百甚至上千安培，電壓可以達(dá)到數(shù)百萬伏，破壞力十分巨大。

雷電的種類大致可以分為直擊雷、球形雷、電磁脈沖、云閃這四種。其中直擊雷和球形雷都會對人類和建筑物造成一定的危害，且直擊雷的威力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于球形雷。直擊雷就是在云體上聚集很多電荷，大量的電荷與地面的突起物接近時(shí)，它們之間就會產(chǎn)生激烈的放電現(xiàn)象，并且在雷電放電的地點(diǎn)會出現(xiàn)強(qiáng)烈的閃光和爆炸的轟鳴聲。而電磁脈沖也會對電子設(shè)備造成一定的影響，主要是受感應(yīng)作用所致。云閃則是指在兩塊云之間或者某一塊云的兩邊發(fā)生，所以相對于直擊雷和球形雷來說給人類造成的危害最小。

2 電力系統(tǒng)的主要防雷措施

供電部門的防雷工作是極其艱巨的，設(shè)備一旦損壞就有可能促使整個電力系統(tǒng)癱瘓，造成無法挽回的損失。因此，在變電站設(shè)計(jì)的過程中，要重視變電站設(shè)備的安全穩(wěn)定，確保供電的可靠性。下面就主要分析一些國內(nèi)電網(wǎng)架空線路以及變電站的主要防雷措施：

2.1 高壓防雷技術(shù)。電力裝置通過裸導(dǎo)線架空線路的方式進(jìn)行電力傳輸，而架空線路一般設(shè)置在離地面6～18m的空間范圍內(nèi)，這時(shí)雷電入侵波產(chǎn)生的雷電過電壓會促使線路或者設(shè)備絕緣擊穿，進(jìn)而遭到破壞。利用高壓防雷技術(shù)，通過給線路或者設(shè)備人為地制造絕緣薄弱點(diǎn)即間隙裝置，間隙的擊穿電壓比線路或者設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平低，在正常運(yùn)行電壓下間隙處于隔離絕緣狀態(tài)，當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)強(qiáng)大的過電壓使間隙擊穿，從而產(chǎn)生接地保護(hù)，起到保護(hù)線路或設(shè)備絕緣的作用。

2.2 間隙保護(hù)技術(shù)。間隙保護(hù)就是變壓器中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)裝置。線路大體的兩極由角形棒組成，一極固定在絕緣件上連接帶電導(dǎo)線，另一極直接接地，間隙擊穿后電弧在角形棒間上升拉長，當(dāng)電弧電流變小時(shí)可以自行熄弧，間隙保護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行維護(hù)量小，而缺點(diǎn)則是當(dāng)電弧電流大到幾十安以上時(shí)就沒法自行熄弧，保護(hù)特性一般，而且間隙動作會產(chǎn)生截波，對變壓器本身的絕緣也不利。

2.3 避雷器保護(hù)技術(shù)。避雷器是一種雷電流的泄放通道，也是一種等電位連接體，在線路上并聯(lián)對地安裝，正常運(yùn)行下處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，避雷器將雷電電流迅速泄入大地，同時(shí)使大地、設(shè)備、線路處在等電位上，從而保護(hù)設(shè)備免遭強(qiáng)電勢差的損害。避雷器技術(shù)當(dāng)然也存在很多的缺點(diǎn)，由于避雷器的選用受安裝地點(diǎn)的限制，其當(dāng)受到雷擊或者雷擊感應(yīng)的能量相當(dāng)大，靠單一的避雷器件很難將雷電流全部導(dǎo)入大地而自身不會損壞。另外，間隙保護(hù)和避雷器技術(shù)都是靠間隙擊穿接地放電降壓來起到保護(hù)的作用，這兩種防雷技術(shù)往往會造成接地故障或者相間短路故障，所以不能達(dá)到科學(xué)合理的保護(hù)作用。

3 對戶外架空線路防雷改進(jìn)措施

架空輸電線路防雷是電力系統(tǒng)防雷工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由于戶外架空線路分布很廣而且大都處在曠野、丘陵以及山地，所以很容易受到雷電的影響，發(fā)生雷擊事故的概率也較高。因此針對戶外架空線路的防雷提出一些改進(jìn)措施：

3.1 架設(shè)避雷線。隨著高壓電技術(shù)的不斷進(jìn)步，戶外架空輸電線路的電壓輸送等級不斷提高，輸電線路架設(shè)高、距離長、穿越地形復(fù)雜很容易遭受到雷擊破壞，避雷針的保護(hù)范圍不夠，所以采用接地的避雷線是戶外架空輸電線路防雷保護(hù)的最基本和最有效的措施。具體應(yīng)該根據(jù)線路的電壓等級、負(fù)荷性質(zhì)和系統(tǒng)運(yùn)行的方式，并結(jié)合當(dāng)?shù)乩纂娀顒拥那闆r來進(jìn)行設(shè)置，35kV線路不宜全線架設(shè)避雷線，一般在變電所的進(jìn)線段架設(shè)避雷線，另外還應(yīng)該在雷電活動強(qiáng)烈的地區(qū)架設(shè)避雷線。線路電壓越高采用避雷線的效果越好，所以110kV和220kV線路應(yīng)該全線架設(shè)避雷線，山區(qū)等雷電活動強(qiáng)烈的地區(qū)應(yīng)該采用雙避雷線。同時(shí)，為了提高避雷線對導(dǎo)線的屏蔽效果，降低雷擊率要盡量減小避雷線與導(dǎo)線的保護(hù)角。

3.2 架設(shè)耦合地線。避雷線本身就具有分流作用，對于一些經(jīng)常遭遇雷擊的線路，可以采取在導(dǎo)線下面外掛耦合線提高線路的防雷性能。耦合地線不僅具有降低接地電阻的作用而且還能有效的起到分流作用，所以架設(shè)耦合地線能夠極大的降低線路的跳閘故障率。具體通過在輸電線路上采用耦合地線，并且使耦合地線與導(dǎo)線間在檔距中央應(yīng)該保持足夠的垂直距離，防治遇到大風(fēng)、冰雹、雨雪時(shí)發(fā)生導(dǎo)線與耦合線相接處發(fā)生短路，或者雷擊塔桿時(shí)發(fā)生反擊導(dǎo)線事故。

3.3 預(yù)放電棒與負(fù)角保護(hù)針。預(yù)放電棒的作用原理是減小導(dǎo)線與地線的間距，增大耦合系數(shù)，降低桿塔分流系數(shù)，加大導(dǎo)線、絕緣子串對地電容，改善電壓分布，負(fù)角保護(hù)針可視為裝在線路邊導(dǎo)線外側(cè)的避雷針，可改善屏蔽，減小臨界擊距。預(yù)放電棒與負(fù)角保護(hù)針經(jīng)常配合使用，具有一定的效果。另外還具有制作安裝簡單、維護(hù)方便、經(jīng)濟(jì)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

3.4 采用不平衡絕緣方式。目前在高壓輸電線路上，同桿架設(shè)的雙回路線路日益增多，對于這種線路傳統(tǒng)的防雷措施無法達(dá)到要求，應(yīng)該采用不平衡絕緣方式來降低雙回路遭受雷擊同時(shí)跳閘的故障率，以保障線路的連續(xù)供電。不平衡絕緣的原則是使雙回路的絕緣子串片數(shù)有差異，這樣，雷擊時(shí)絕緣子串片數(shù)少的回路先閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當(dāng)于地線，增加了對另一回路導(dǎo)線的耦合作用，提高了線路的耐雷水平使之不發(fā)生閃絡(luò)，保障了另一回路的連續(xù)供電。

4 結(jié)語

雷電會嚴(yán)重破壞電力系統(tǒng)線路以及設(shè)備，電力設(shè)施在受益于最新電子技術(shù)的極大方便同時(shí)，也受到其一旦損壞就損失巨大的困擾。所以采用科學(xué)有效地防雷措施是電力系統(tǒng)防雷工作的關(guān)鍵所在。通過對現(xiàn)階段國內(nèi)電網(wǎng)架空線路以及變電站的主要防雷措施進(jìn)行細(xì)致分析并且對戶外架空線路的防雷措施提出了一些改進(jìn)建議，強(qiáng)調(diào)了采取防雷改進(jìn)措施的必要性，也只有正確的實(shí)施防雷技術(shù)，才能有效地確保防雷工作地可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王峰.淺談電力系統(tǒng)防雷技術(shù)及其應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技，2010.

[2]彭仲源.防雷擊地存在的問題和解決方法[J].電氣工程，2008.

作者簡介：

趙彥軍，身份證號碼：410728197606104019