試分析500kV超高壓直流輸電線路防雷措施

龍騰輝

【摘要】超高壓輸電線路是保障居民生活和工業(yè)生產(chǎn)用電的重要電力設(shè)施。但超高壓輸電線路的安全受到多種因素的影響，包括大風(fēng)雨雪天氣、雷雨天氣等，對超高壓輸電線路安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響，同時也會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。本文對500KV超高壓直流輸電線路遭受雷擊的原因進(jìn)行了分析，著重探討了防雷舉措，為500kV超高壓直流輸電線路防雷工作提供理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】500kV;超高壓直流輸電線路;防雷措施

我國人口眾多多，居民生活及工業(yè)生產(chǎn)用電需求量大，超高壓直流輸電線路對生活生產(chǎn)用電需求提供了重要保障。我國同時也是多雷雨天氣的國家，每年因雷擊造成輸電線路跳閘的情況時有發(fā)生，對生活、生產(chǎn)產(chǎn)生了嚴(yán)重不便。因此，對于超高壓直流輸電線路要認(rèn)真分析其受雷擊的原因，認(rèn)真做好防雷措施，減少國家電網(wǎng)損失。

1. 500kV超高壓直流輸電線路遭受雷擊的原因分析

1.1線路繞擊成因

繞擊指的是雷電繞過架空底線而直接擊中導(dǎo)線而造成絕緣子串的閃絡(luò)放電現(xiàn)象。而雷電繞擊的發(fā)生又與多種因素密切相關(guān)，常見的有桿塔的高度、避雷線對邊導(dǎo)線的保護(hù)角以及地形、地質(zhì)等。地形、地貌因素中，處于上山側(cè)山體的輸電線路與處于下山側(cè)的輸電線路相比，更容易受到雷擊，這主要因?yàn)椋仙絺?cè)的山體對雷電會產(chǎn)生一定的屏蔽作用，處于該位置的導(dǎo)線不易被擊中[1]。此外，桿塔電線的保護(hù)角與雷擊也有緊密關(guān)系，當(dāng)保護(hù)角偏大的情況下，不能對導(dǎo)線起到很好的保護(hù)作用。處于山區(qū)的高壓輸電線路更容易發(fā)生繞擊現(xiàn)象，這是因?yàn)樯絽^(qū)的輸電線路一般具有大跨越、大高差檔距，這就導(dǎo)致其線路耐雷電水平較為薄弱，當(dāng)該地區(qū)雷電活動增強(qiáng)時，線路也就更容易遭受到雷擊。

1.2線路反擊成因

反擊閃絡(luò)也是常發(fā)生的情況，該情況主要是雷擊桿、避雷線或塔頂端遭受雷擊時，雷電會經(jīng)塔體流入接地體，從而使塔電位升高，這時在相導(dǎo)線上會產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。感應(yīng)過電壓和塔體電位會形成點(diǎn)位差，當(dāng)電位差超過高壓輸電線路絕緣的閃絡(luò)電壓值時就會發(fā)生反擊閃絡(luò)。在這種情況下線路的耐雷水平和耦合系數(shù)、沖擊接地電阻、導(dǎo)線平均高度等密切相關(guān)。以此為依據(jù)，可以采取適當(dāng)?shù)谋芾状胧?/p>

2. 500kV超高壓直流輸電線路防雷措施

2.1加強(qiáng)絕緣水平

加強(qiáng)線路的絕緣水平是防止線路遭雷擊的一種直接有效的方式。當(dāng)線路的絕緣水平得到改善之后，線路的雷擊跳閘率可顯著降低。線路絕緣水平的改善效果與現(xiàn)有線路允許的最大絕緣子串長有重大關(guān)系。加強(qiáng)絕緣水平也是各種防雷舉措中較為節(jié)省成本的一種，相較于改造塔型，這種更經(jīng)濟(jì)。采用增強(qiáng)絕緣水平的方法，其應(yīng)用效果會受到多種因素影響，比如塔型和地形，當(dāng)這兩種因素不同時，絕緣改善效果也有極大差別。在各種絕緣子中玻璃絕緣子雷擊閃絡(luò)遭受雷擊跳閘的概率更大，瓷質(zhì)絕緣子和合成絕緣子雷擊跳閘概率則更小[2]。因此，選擇絕緣子時可選擇絕緣效果更好的材質(zhì)，以此來加強(qiáng)絕緣水平。

2.2改進(jìn)桿塔接地裝置

超高壓直流輸電線路的桿塔裝置中的接地電阻，這是決定輸電線路防雷水平的關(guān)鍵部件。當(dāng)桿塔的接地電阻值過大時，輸電線路的防雷電水平就會顯著降低，這種情況下輸電線路也就更容易遭受雷擊。針對這種情況，對于高土壤電阻率的地區(qū)，可以選擇使用降阻劑，這可使接地電阻顯著降低，從而起到良好的防雷作用。在實(shí)施改進(jìn)桿塔接地裝置前，需要做好前期準(zhǔn)備工作，首先需要做好地質(zhì)和地勢調(diào)查，對桿塔所在位置的土壤及土層情況認(rèn)真分析;另外，要測試桿塔周圍的土壤電阻率，觀察地下是否有可供利用的低電阻率的地層。此外，也可以外延接地體，桿塔所處的地方應(yīng)盡量采用水平放射的方式，這種方式能有效降低沖擊接地電阻，從而起到良好的防雷效果。在地下水位較高的地區(qū)或桿塔附近有金屬礦體的地區(qū)，可選擇深埋式接地極，這樣可將雷電更好導(dǎo)入地下，輸電線路遭受雷擊的概率也會顯著降低。

2.3改善避雷裝置

為全面減少因雷擊造成線路跳閘情況，可對以往的避雷裝置加以改善。可加裝可控避雷針，可控避雷針的顯著特點(diǎn)是引發(fā)上行雷閃放發(fā)，起到中和雷云電荷的作用。為有效發(fā)揮可控避雷針的效用，避雷針針頭的安裝至關(guān)重要，首先針頭附近的空間電荷量應(yīng)較少，這可以使針尖更好向上發(fā)展放電脈沖[3]。另外，針尖所處的電場強(qiáng)度應(yīng)足夠高，這可以更加迅速的產(chǎn)生放電脈沖。此外，避雷裝置也可選用地線側(cè)向避雷針，可在距離桿塔25m和30m的位置及桿塔地線支架上各安裝地線側(cè)向避雷針，其所起到的顯著作用是對導(dǎo)線起到雷電屏蔽作用。同時，安裝地線側(cè)向避雷針的數(shù)量應(yīng)嚴(yán)格控制，當(dāng)安裝數(shù)量過多時反而不能起到良好的防雷作用，其可能會造成地線荷載增加，導(dǎo)線接地跳閘的情況更容易發(fā)生。

2.4增加耦合地線

耦合地線增加后，其能夠有效提高線路的反擊耐雷水平，反擊跳閘率會得到有效降低。增加耦合地線之所以能夠提高500kV超高壓直流輸電線路耐電水平主要是因?yàn)轳詈系鼐€增加后，地線和導(dǎo)線間的耦合作用會顯著增強(qiáng)，當(dāng)雷電擊中塔頂后，導(dǎo)線上會產(chǎn)生非常高的感應(yīng)電壓，絕緣子串所承受的沖擊電壓會顯著降低[4]。此外，增加耦合地線，桿塔的分流系數(shù)會有效降低，雷電流更容易通過鄰近桿塔的接地裝置散流出去，遭受雷擊的桿塔塔頂電位也會有效降低，從而起到良好的防雷效果。

3. 結(jié)束語

探討積極有效的500kV超高壓直流輸電線路防雷措施有重要意義，不僅可以減少經(jīng)濟(jì)損失，同時也會減輕對民眾生活的影響。在對500kV超高壓直流輸電線路遭受雷擊的原因深入分析的基礎(chǔ)上，采用科學(xué)合理的防雷措施，從而最終達(dá)到防雷效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張禮昌. ±500kV超高壓直流輸電線路雷擊成因分析及防雷措施探討[J]. 無線互聯(lián)科技， 2015，（21）：60-62.

[2]李金亮， 杜志葉， 阮江軍. ±800 kV與±500 kV同塔雙回直流輸電線路防雷性能[J]. 電力建設(shè)， 35（7）：74-79.

[3]鄧文斌， 王世榮， 朱俊. ±500kV貴廣直流輸電系統(tǒng)空載加壓試驗(yàn)分析[J]. 高壓電器， 2012， 48，（10）：126-130.

[4]張平. 500kV架空輸電線路雷電分析及防雷措施[J]. 科技資訊， 2010，（6）：116-117.