供電公司輸電線路防雷改造分析

于啟萬

摘 要：雷擊對于輸電線路的危害非常巨大，做好輸電線路防雷改造工作，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行，是供電企業(yè)需要重點關注的問題。本文分析了雷擊對于輸電線路的影響和危害，結合具體案例，對輸電線路防雷改造技術措施進行了討論，旨在為供電公司開展相關工作提供參考，保證良好的輸電線路防雷效果。

關鍵詞：供電公司 輸電線路 防雷改造

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（c）-0054-02

在我國輸電線路采用的多是架空敷設，其本身所處環(huán)境和極廣的分布范圍使得輸電線路在運行過程中很容易遭受雷擊。據(jù)不完全統(tǒng)計，近幾年，雷擊導致的輸電線路故障占據(jù)了輸電線路總故障的30%以上，而且故障不僅會造成電力設備損壞，還可能帶來人員傷亡問題。對此，供電公司應該采取切實可行的措施，做好輸電線路防雷改造工作。

1 雷擊對輸電線路的危害

對于輸電線路而言，在遭遇雷擊時，可能會導致電力設備由于過電壓而損壞，或者線路負荷過大，出現(xiàn)嚴重發(fā)熱、絕緣燒毀等問題，甚至可能會導致人員的傷亡。對雷擊事故進行分析，輸電線路中雷擊造成危害的主要原因是過電壓，包括直接過電壓和感應過電壓，前者指輸電線路直接遭遇雷擊，在線路上產(chǎn)生超出絕緣承受范圍的電壓，危害相對較小，后者則是在雷擊能量較大的情況，設備附近地面或者桿塔遭遇雷擊，使得三相導線隨感應產(chǎn)生過電壓，具備更強的破壞力和干擾性，可能導致暫態(tài)保護裝置誤動。

2 輸電線路防雷改造措施

2.1 某地區(qū)輸電線路雷擊概況

某地區(qū)為平原區(qū)域，平均海拔55m，占地面積857km2，區(qū)域內(nèi)共存在28條輸電線路，主要包括10kV、35kV、110kV、220kV，線路全長達到412.5km。對區(qū)域內(nèi)輸電線路雷電活動進行分析，年雷電日在22.3d，多發(fā)于7月上旬到8月上旬，2016年7月15日到7月31日，區(qū)域內(nèi)檢測到雷電活動超過2318次，其中110kV輸電線路和220kV輸電線路遭遇雷擊10次，引發(fā)跳閘問題占據(jù)故障跳閘總次數(shù)的40%，而且導致部分電力設備和保護設備損壞，因此，做好輸電線路防雷改造刻不容緩[1]。

2.2 輸電線路防雷機理

當雷擊發(fā)生時，雷電流的傳輸路徑一般是桿塔、避雷線、大地、相鄰桿塔，如果桿塔頂端的電位與導線電位差超過絕緣子串50%放電電壓時，可能出現(xiàn)閃絡問題。從這個角度分析，影響輸電線路抗雷能力的因素包括了避雷線、雷電強度、接地電阻和絕緣子串50%放電電壓，而在4個因素中，只有避雷線和接地電阻能夠?qū)崿F(xiàn)人為控制，因此，在一般情況下，輸電線路防雷都是通過設置線路避雷器以及降低接地電阻的方式實現(xiàn)。

結合相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，輸電線路的雷擊影響因素有幾個：一是線路高度，一般來講，線路高度越大，遭受雷擊的概率越大，當同時存在兩條或多條輸電線路時，高度最大的線路會對其他線路產(chǎn)生屏蔽作用，降低其他線路遭受雷擊的概率；二是電壓極性，負極性帶電云層更容易引發(fā)雷擊，而當輸電線路電壓達到或者超過220kV，其表面場強會輸?shù)秸摌O性的影響，而依照電荷異性相吸的原理，當負載電壓為正極性時，更容易遭遇雷擊；三是土壤電阻，土壤電阻率越高，越容易在地面聚集感應電荷，引發(fā)感應過電壓，也使得輸電線路更容易遭受雷擊。

2.3 輸電線路防雷改造措施

結合上述分析，在對該地區(qū)的輸電線路進行防雷改造時，可以從以下幾個方面著手。

（1）設置線路避雷器。線路避雷器的工作原理，是對雷電流進行分流后，將其中的一部分電流輸送到相鄰桿塔，電流在經(jīng)過導線和避雷線時，會在電力感應的作用下產(chǎn)生耦合分量，使得導線的電位升高，確保導線與桿塔頂端的電位差能夠維持在安全范圍內(nèi)。以更容易遭受雷擊的220kV輸電線路為例，應該將線路避雷器安裝高度設置在2.5m以上，而為了避免線路避雷器與絕緣子之間出現(xiàn)橫向放電問題，需要對兩者之間的水平距離進行控制，220kV線路的最小水平距離為1.3m。如果絕緣間隙避雷器自身附帶支撐，則在安裝環(huán)節(jié)，需要從地面利用繩索對避雷器固件進行起吊，然后選擇合適的安裝位置，在桿塔橫擔上以螺栓對槽鋼支架進行固定。如果桿塔內(nèi)沒有足夠的安裝空間，無法滿足最小安全距離的要求，則可以根據(jù)實際情況將支架延伸出桿塔外[2]。

（2）降低接地電阻。桿塔接地電阻關系著輸電線路的防雷性能，接地電阻越低，輸電線路的耐雷性能越強，雷擊引發(fā)的跳閘事故也會隨之降低。在實際操作中，可以根據(jù)線路桿塔的具體情況，選擇相應的方式。例如：如果桿塔附近存在河流或者水池，可以將接地線引入水池，在水中設置接地網(wǎng)。又如，對于一些土壤電阻率較高的區(qū)域，適當對接地體進行延長，確保接地設備能夠連接在一起，形成低電阻通道，從而預防雷擊事故。最近幾年，伴隨著科學技術的發(fā)展，降阻劑的使用在降低接地電阻方面取得了非常顯著的成效，可以使得接地電阻隨時間的延長逐步下降，加上降阻劑本身呈中性或者弱堿性，對于接地體存在鈍化保護作用，基本不會出現(xiàn)腐蝕問題，但是并非絕對，因此，在使用降阻劑的過程中，需要做好定期檢查，如果發(fā)現(xiàn)腐蝕需要立即進行處理。

（3）設置浪涌保護器。浪涌保護器SPD是當前輸電線路中一種最為常見的直擊雷防護裝置，防雷效果良好。不同類型的SPD在防雷原理方面存在一定差異，以間隙式SPD為例，工作原理是氣體放電，即當外部電壓過大，超過氣體絕緣強度后，兩級之間的間隙會被擊穿，從原本的絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導電狀態(tài)，從而將放電管兩級之間的電壓維持在一個相對較低的水平，避免其造成電力設備損壞。

（4）設置防弧金具。當雷電沖擊放電間隙的距離小于絕緣子放電距離時，雷電沖擊放電會直接發(fā)生在該間隙。而在雷電沖擊放電后，工頻電弧的弧根會在電磁的作用下，從雷電沖擊放電間隙轉(zhuǎn)移到工頻燃弧間隙，避免放電間隙兩端的損壞。將穿刺型防弧金具設置在架空絕緣導線的絕緣子附近，可以在雷擊發(fā)生，過電壓超過一定數(shù)值時，于穿刺電極和接地電極之間引發(fā)閃絡，形成相應的短路通道，防弧金具上的工頻電弧能夠保護導線免于燒毀。

（5）安裝避雷線。避雷線是輸電線路防雷中最為基本，同時也是最為有效的措施，可以有效地防止雷電直擊。避雷線的作用主要體現(xiàn)在3個方面：一是分流，能夠在遭遇雷擊時，對流經(jīng)桿塔額定雷電流進行削弱，從而降低塔頂電位；二是耦合，可以有效減少線路中絕緣子電壓；三是屏蔽，對導線上存在的感應過電壓進行削減。通常來講，線路電壓等級越高，避雷線的防雷效果越好，因此，在該區(qū)域中，110kV和220kV輸電線路都需要架設避雷線。從保證防雷效果的角度，應該將避雷線與邊緣導線的保護角控制在20°～30°，220kV避雷線線路保護叫應該在20°左右[3]。

3 結語

總而言之，雷擊對于輸電線路的危害非常巨大，做好輸電線路防雷改造，是保障線路安全穩(wěn)定運行的有效手段，需要供電公司的重視。在輸電線路防雷改造中，應該明確雷電流傳遞的方式，了解輸電線路中影響雷擊的主要因素，結合線路電壓等級，選擇切實有效的防雷措施，有效降低雷擊災害去，確保我國電力事業(yè)的長遠健康發(fā)展。

參考文獻

[1] 宗偉，吳顯舟，齊祥和，等.220kV輸電線路接地裝置防雷改造研究[J].吉林電力，2015，43（4）：16-20.

[2] 溫小華.35kV輸電線路防雷改造中的技術分析[J].電子世界，2013（8）：50.

[3] 賈瑩坤，陳錦植，陶鳳源，等.某煤礦輸電線路防雷改造研究[J].電瓷避雷器，2012（6）：111-115.endprint