山區(qū)110 kV線路雷擊事故及應(yīng)對(duì)策略

曾繼輝

（廣東明煌電力工程有限公司，廣東 河源 517000）

0 引 言

在山區(qū)輸電線路中，電線主要由桿塔支撐，離地面僅十幾米的高度，加之沒(méi)有任何遮蔽措施的保護(hù)，這些輸電線路很容易遭受到雷擊損害。尤其是在山區(qū)，天氣多變，增加了輸電線路遭受雷擊的幾率。因此，在山區(qū)110 kV輸電線路運(yùn)行過(guò)程中，避免其遭受雷擊損害是維持正常運(yùn)行的有效措施。而要想制定有針對(duì)性的保護(hù)策略，需要明確輸電線路遭受雷擊的原因。

1 導(dǎo)致輸電線路遭受雷擊的原因

1.1 使用絕緣子

通過(guò)調(diào)查山區(qū)中發(fā)生的雷擊事故，總結(jié)出易導(dǎo)致雷擊事故的原因。其中，絕緣子是主要的原因之一。研究絕緣子導(dǎo)致雷擊事故需從絕緣子的基本使用原理出發(fā)。在山區(qū)110 kV的輸電線路中，使用絕緣子主要是為了阻礙線路中的電流回地，絕緣子還能起到支撐導(dǎo)線的作用。在實(shí)際的使用過(guò)程中，大多數(shù)絕緣子的使用都能起到上述作用；但是，絕緣子不能根據(jù)環(huán)境的變化改變機(jī)電應(yīng)力，也不能根據(jù)電荷條件的影響改變機(jī)電應(yīng)力，所以當(dāng)機(jī)電應(yīng)力發(fā)生變化時(shí)，絕緣子會(huì)失去原有的作用。一旦絕緣子出現(xiàn)損壞，輸電線路就不能正常使用。在輸電線路正常通電的過(guò)程中，懸式絕緣子中有零值絕緣子的存在，一旦遭受了雷擊，絕緣子中會(huì)有電壓，這部分懸式絕緣子極易損壞。在惡劣天氣下，由鋼化玻璃制成的絕緣子發(fā)生損壞的幾率很大，如果雷擊次數(shù)較多，絕緣子會(huì)加速老化速度，從而導(dǎo)致輸電線路無(wú)法正常運(yùn)行[1]。

1.2 桿塔存在隱患

在山區(qū)的110 kV輸電線路中，桿塔是一種重要的結(jié)構(gòu)，它可以為輸電線路提供支撐，所以桿塔損壞也會(huì)影響輸電線路的正常運(yùn)行。在雷擊事故分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，山區(qū)110 kV輸電線路中的桿塔主要由鋼筋混凝土材料或者鋼材制作而成。這種材料的物體長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，會(huì)出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題，一旦出現(xiàn)裂縫，桿塔就有了隱患。因?yàn)楫?dāng)雷電擊中桿塔時(shí)，超級(jí)高的電壓會(huì)迅速加熱桿塔內(nèi)部，加大混凝土材料桿塔的裂縫，降低桿塔的強(qiáng)度，導(dǎo)致桿塔不能正常支撐輸電線路，進(jìn)而出現(xiàn)倒桿等現(xiàn)象[2]。

1.3 避雷線防雷的局限性

雖然大部分輸電線路都會(huì)安裝避雷線；但是，雷擊事故依然屢見(jiàn)不鮮，這說(shuō)明山區(qū)110 kV輸電線路中的避雷線存在局限性。通過(guò)對(duì)避雷線的研究與分析，人們發(fā)現(xiàn)一旦輸電線路遭受雷擊，線路中會(huì)瞬間產(chǎn)生超高電壓，這時(shí)避雷線遮蔽這部分導(dǎo)線承擔(dān)雷擊的作用，將雷擊產(chǎn)生的巨大電流導(dǎo)入大地，這是避雷線的主要工作原理。但是，避雷線并不能承受所有雷擊，對(duì)雷擊的承受能力具有一定限制。如果雷擊產(chǎn)生的電壓與電流在一定范圍內(nèi)，避雷線能夠?qū)⑵鋵?dǎo)入大地；如果雷擊中的電壓與電流過(guò)大，避雷線不能遮蔽所有的電壓與電流。此外，不同材質(zhì)的避雷線所能承受的雷擊也有所不同。避雷線只能起到防御直擊雷的作用，如果雷電繞擊輸電線路，避雷線就起不到防御雷電的作用，這時(shí)輸電線路將直接暴露在雷電的打擊下[3]，如圖1所示。

圖1 玻璃絕緣子受到雷擊時(shí)發(fā)生爆裂

2 雷擊線路的特征分析

對(duì)山區(qū)110 kV輸電線路進(jìn)行調(diào)查與研究，測(cè)試書(shū)店線路中的導(dǎo)通電阻、接地電阻及周?chē)寥离娮杪实?。分析山區(qū)輸電線路所處的環(huán)境，綜合多種雷擊事故發(fā)生時(shí)山區(qū)輸電線路所處的環(huán)境等特征，總結(jié)出當(dāng)雷擊事故發(fā)生時(shí)，山區(qū)110 kV輸電線路及周?chē)h(huán)境特征主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。第一，在雷雨天氣更容易遭受雷擊的輸電線路環(huán)境特征是水庫(kù)、水塘附近的突出山頂、高山中半坡向陽(yáng)的山脊及山坡位置。而山區(qū)中輸電線路所處的高度不同，遭受到雷擊時(shí)的特點(diǎn)也有所不同。比如，山頂或山腰等較高位置上的輸電線路遭受雷擊時(shí)，雷云可能從固定方向穿越線路或者桿塔流動(dòng)[4]。第二，因?yàn)槔讚羧菀自斐山^緣子的損壞，所以在山區(qū)中，土壤電阻率較高、地形坡度較陡，雷擊事故更容易造成絕緣子損壞而導(dǎo)致輸電線路無(wú)法正常運(yùn)行。

3 山區(qū)110 kV線路雷擊事故的應(yīng)對(duì)策略

3.1 降低桿塔接地電阻

桿塔接地電阻影響塔頂?shù)碾娢磺闆r，降低桿塔接地電阻是減少雷擊損害的有效措施。山區(qū)地形復(fù)雜，經(jīng)過(guò)調(diào)查與研究發(fā)現(xiàn)，電阻超標(biāo)的地區(qū)以地勢(shì)地質(zhì)條件復(fù)雜的山區(qū)為主，因此降低桿塔電阻的工作在實(shí)施過(guò)程中比較困難，必須充分考察桿塔所處地形，采取適合該地區(qū)地形條件的桿塔接地電阻的降低措施。比如，使用消弧線圈的接地方式。當(dāng)雷擊事故發(fā)生后，輸電線路會(huì)出現(xiàn)二相閃絡(luò)和三相閃絡(luò)，此時(shí)消弧線圈能有效降低輸電線路在雷擊事故發(fā)生時(shí)的跳閘幾率，維持輸電線路的正常運(yùn)行[5]。

3.2 使用側(cè)向避雷針和線路避雷器

山區(qū)存在雷電多發(fā)區(qū)，輸電線路受雷擊事故的影響較大，所以應(yīng)重視對(duì)其避雷措施的建設(shè)。在雷電多發(fā)區(qū)使用線路避雷器能有效防治雷害事故。工作人員可以在山區(qū)中雷電多發(fā)區(qū)域安裝若干組的線路避雷器，能避免雷擊事故發(fā)生時(shí)輸電線路出現(xiàn)跳閘的情況。同時(shí)，為了避免雷電沿著輸電線路侵入變電所或發(fā)電廠，可以在線路的終點(diǎn)加裝一組線路避雷器。經(jīng)過(guò)調(diào)查與研究發(fā)現(xiàn)，一部分工作人員安裝線路避雷器時(shí)忽視了桿塔接地的要求，這是錯(cuò)誤的做法。因?yàn)榫€路避雷器是通過(guò)接地裝置把電流引入大地而減少傷害，所以應(yīng)注重桿塔接地電阻和接地引下線的建設(shè)與維護(hù)，提高雷擊事故的抵御能力。因?yàn)楸芾拙€無(wú)法保護(hù)被雷電繞擊的輸電線路，所以要采用側(cè)向避雷針的保護(hù)措施，在易遭受繞擊雷電的桿塔橫擔(dān)處固定一角鋼。安裝側(cè)向避雷針的方法簡(jiǎn)單，對(duì)于繞擊雷電的保護(hù)作用也比較明顯。但是，一旦避雷針安裝完成，桿塔的引雷效果就有所增強(qiáng)，所以還需進(jìn)行防止反擊事故的措施。比如，增加絕緣子的串?dāng)?shù)、提高絕緣子的沖擊放電電壓值等。安裝側(cè)向避雷針以后還要做好桿塔接地的降阻處理，減少雷電繞擊事故的發(fā)生，維持正常供電。

4 防雷改造措施

4.1 加強(qiáng)絕緣

在山區(qū)110 kV的輸電線路中，絕緣子大多以瓷絕緣子為主。如果將瓷絕緣子改成玻璃絕緣子，能夠有效提高輸電線路的絕緣能力，降低閃絡(luò)事故的發(fā)生幾率。但是，玻璃絕緣子會(huì)隨著時(shí)間的推移和惡劣天氣的侵蝕作用產(chǎn)生老化和損壞。所以，在我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)工作中，應(yīng)尋找性能更好、絕緣效果更佳的絕緣材料[5]。

4.2 采用多支外引式接地裝置

山區(qū)中常常有河流湖泊，所以多支外引式的接地裝置能減少出現(xiàn)河流湖泊地區(qū)雷擊事故的發(fā)生。多支外引式接地裝置在設(shè)計(jì)與安裝的過(guò)程中，要考慮接地和干線自身電阻的影響，根據(jù)土壤中的電阻率設(shè)計(jì)具體的措施。但是，使用多支外引式的接地裝置時(shí)，必須控制外引式地極的長(zhǎng)度，一般在100 m以內(nèi)為宜[6]。

5 結(jié) 論

綜上所述，山區(qū)的地形環(huán)境復(fù)雜，在防止雷擊損壞的過(guò)程中存在一定難度。通過(guò)分析造成雷擊事故的原因和雷擊事故多發(fā)地區(qū)的特征，總結(jié)出有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)策略，以保證輸電線路的正常運(yùn)行。