輸電線路防雷接地措施的重要性及改進方法

王鵬

摘要：輸電線路一般都是在室外，經(jīng)常受到臺風(fēng)、雷電以及大雨等多方面的自然氣象條件直接影響，從而給電力系統(tǒng)運行帶來不穩(wěn)定的影響。雷電是造成輸電線路故障最主要的因素之一，會使輸電線路出現(xiàn)燒毀或者短路現(xiàn)象，產(chǎn)生雷擊跳閘等事故;由于雷擊的電流很強大，在輸電線路上將產(chǎn)生遠高于線路額定電壓的“過電壓”，甚至?xí)﹄娏ο到y(tǒng)內(nèi)相關(guān)設(shè)備造成較大的損害，因此加強防雷接地設(shè)計及維護，能夠減少或防止此類問題發(fā)生。鑒于此，本文對輸電線路防雷接地措施的重要性及改進方法進行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：輸電線路;防雷;重要性

中圖分類號：TM862?????文獻標(biāo)識碼：A

引言

隨著我國的社會進步，如今處于電網(wǎng)優(yōu)化的建設(shè)中，為了能提高高壓輸電線路當(dāng)中的電氣設(shè)計水平質(zhì)量，設(shè)計人員必須對電氣設(shè)計有科學(xué)的掌握，重視桿塔的型號和防雷抗冰的選擇，并對輸電線路設(shè)計等多方面知識進行專業(yè)有效培訓(xùn)，提升其設(shè)計以及應(yīng)用技能，保障整體的高壓輸電線路電氣設(shè)計的價值，從而使我國高壓輸電行業(yè)可以更好地發(fā)展。

1輸電線路防雷保護概述

輸電線路由于分布面積廣易受雷擊，這是線路故障的客觀原因。同時，雷擊后，雷電波將沿輸電線路侵入變電站，輸電線路的絕緣水平一般高于變電站設(shè)備的絕緣水平，給變電站電力設(shè)備帶來危害。因此，應(yīng)充分注意線路防雷。根據(jù)過電壓的形成過程，線路產(chǎn)生的雷電過電壓一般可以分為兩種，一個是雷擊線路附近的地面，這是由電磁感應(yīng)引起的，也可以稱為感應(yīng)雷電過電壓。另一種是線路上引起的雷擊過電壓。運行經(jīng)驗表明，直接雷擊對高壓電力系統(tǒng)的危害更有害。在工程計算中，通過防雷等級和雷擊跳閘率來測量輸電線路的耐雷性能和防雷效果。

2高壓輸電線路電氣設(shè)計過程

2.1設(shè)計前期分析

首先，有關(guān)電氣設(shè)計人員必須要對路徑所經(jīng)的地形做出深層的研究，對有關(guān)設(shè)計成本也要做出準(zhǔn)確選擇，以減少前期工作中的設(shè)計成本，以此提升電氣設(shè)計的高水平以及高質(zhì)量。例如針對電氣的選材要科學(xué)準(zhǔn)確，能防止在工程的資源方面出現(xiàn)浪費的情況，確保后期制作完成的電氣設(shè)計要有安全性、合理性。其次，電氣設(shè)計人員要具備非常專業(yè)的素養(yǎng)，針對不同地區(qū)在運行線路的前期設(shè)計做出分析后，選擇出針對高壓輸電線路的設(shè)計可實施的方案，并可以有效解決其中的問題。設(shè)計人員可以在施工環(huán)境和技術(shù)設(shè)備上提前做出有關(guān)電氣設(shè)計方面的思考，以此提升電氣設(shè)計的水平以及質(zhì)量。

2.2施工階段分析

高壓輸電電氣的設(shè)計過程中，相關(guān)專業(yè)及設(shè)計人員要密切地配合，出現(xiàn)的各種各樣問題要及時解決，也要對不切合實際的設(shè)計施工方案做出有效調(diào)整，這樣有利于施工過程中合理的操作，優(yōu)化施工流程，從而提升施工質(zhì)量水平。

3雷擊故障的主要類型

一種為雷直擊桿塔故障，由于架空輸電線路的日常運行維護的需要，在長長的線路走廊中，經(jīng)常會跨越低壓線路、通訊線路、公路、江河、樹木等，需要將桿塔建設(shè)的盡量高一些，這樣有利于日常的運行穩(wěn)定性和安全性。桿塔的高度比較高，又獨立的聳立在荒野上，很容易遭受到雷擊現(xiàn)象。當(dāng)雷電擊中桿塔，并且瞬間擊穿絕緣子時，就會造成單相接地的線路跳閘故障。

二種為雷擊線路周邊故障，雷擊過程中，擊中架空輸電線路周邊區(qū)域時，可能造成架空輸電線路形成瞬時間的感應(yīng)過電壓，過大的感應(yīng)過電壓產(chǎn)生極大的電荷量，擊穿絕緣子，造成絕緣子閃絡(luò)故障。

4線路雷擊防護的基本原理

4.1外部防雷——防止雷直擊導(dǎo)線

架空避雷線是人們長期實踐證明有效的防止直擊雷的方法，在0級保護區(qū)即外部做無源保護，主要由避雷線和接地裝置這兩個部分組成。其作用機理為架空避雷線高于輸電線路，當(dāng)雷擊接近地面時，架空地線附近電場發(fā)生變化，雷電先擊中避雷線，避雷線對輸電線路起到了保護作用，雷擊產(chǎn)生的大電流通過接地線導(dǎo)入大地，降低塔頂電位，降低感應(yīng)過電壓從而使被保護物免受雷擊。

4.2可控放電避雷針的作用機理和保護特點。

一般來說，雷電發(fā)生時，雷云對地面的發(fā)電有兩種形式，即上行雷閃和下行雷閃。下行雷閃顧名思義是指雷電先導(dǎo)自上而下發(fā)展的雷閃。當(dāng)雷云在地面附近放電時，會產(chǎn)生非常強大靜電場，因此造成的雷電流幅值較大，且陡度較高。平均電流幅值為30～44kA。平均陡度為24～40kA/μs。下行雷閃則正好相反，是指雷電先導(dǎo)自下而上發(fā)展的雷閃，幾乎不會產(chǎn)生由上而下的主放電，所以放電電流的幅值較小，陡度較低。平均幅值小于7kA，平均陡度小于5kA/μs。上行雷閃先導(dǎo)從下到上發(fā)展，先導(dǎo)要么直接進入雷云的電荷中心，要么攔截從雷云向下發(fā)展的先導(dǎo)，以便在空中進行中和雷云的電荷反應(yīng)。這樣自雷云向下的先導(dǎo)就不會擴展到保護對象上。上行雷閃的另一個特點是上行先導(dǎo)還對地面物體有屏蔽效應(yīng)，這可以減輕放電期間地面物體上的感應(yīng)過電壓。

5線路上常用的防雷措施

5.1增強線路絕緣水平

適當(dāng)增加絕緣子的爬電距離，比如增加片數(shù)、使用爬電距離更大的絕緣子類型、使用更長的絕緣子等，能夠提升雷電擊穿的電壓幅值，可以提升線路的耐壓水平，達到增強絕緣水平的目的。但要做好輸電線路與變電站之間的絕緣配合，避免架空輸電線路成功防范雷擊，卻造成雷電波入侵并損壞變電站設(shè)備的事件發(fā)生。

5.2架設(shè)耦合地線

耦合地線往往架設(shè)于線路導(dǎo)線的下方部位，架設(shè)耦合地線也是防范輸電線路雷擊故障的較好的方法，采用架設(shè)耦合地線的方法，可以降低雷擊時絕緣子上的感應(yīng)電壓，防范絕緣子被過大的瞬時感應(yīng)過電壓損壞。架設(shè)耦合地線能夠起到對雷電流的分流作用，對于減小架空輸電線路的反擊雷跳閘率，有較好的效果。實踐證明，當(dāng)線路桿塔處于較差的地質(zhì)條件下，比如山區(qū)巖石地帶，桿塔的絕緣電阻不容易進行降低時，采用架設(shè)耦合地線的方法，對于防范雷擊危害有很好的效果。

5.3安裝可控放電避雷針

可控放電避雷針，在架空輸電線路中有較為廣泛的應(yīng)用，它屬于塔頂形式的避雷針?？煽胤烹姳芾揍樉哂刑厥獾慕Y(jié)構(gòu)，通常安裝在架空輸電線路的桿塔頂端。它可以有效降低線路的繞擊率，從而達到預(yù)防雷擊故障的作用。可控放電避雷針的優(yōu)點在于，它的針頭處于一種浮動狀態(tài)，可以形成較為均勻的電場，儲存其感應(yīng)到的雷云電場能量，當(dāng)其儲存的能量達到臨界值時，就會進行放電，攔截雷電，使得送電線路免受雷擊的損害。

結(jié)束語

電力系統(tǒng)安全可靠性是電力工作永恒的主題，架空輸電線路是電力系統(tǒng)不可或缺的部分。據(jù)統(tǒng)計，線路故障的一個相當(dāng)大的部分是由雷電引起的，在110kV及以上線路中可以達到60%到80%的比例。雷電是一種普遍現(xiàn)象，在大自然中無法躲避。輸電線路廣泛地分布在野外，閃電易擊中地面上凸起的物體，尤其是帶電物體。同時，線路的雷擊頻率與架空輸電線路的高度和長度呈正相關(guān)的關(guān)系。即使超高壓、特高壓架空輸電線路的絕緣水平相對較高，雷電對輸電線路的威脅也是一直存在的，因雷電導(dǎo)致的跳閘仍是主要的線路故障，因而架空輸電線路防雷保護一直是人們極為關(guān)注的課題。

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（作者單位：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司揚州供電分公司）