關(guān)于高壓輸電線路防雷問(wèn)題的探究

尹君 馬洪旭 崔興宇

摘要：由于輸電線路建設(shè)的需要，大多數(shù)輸電線路和輸電設(shè)備都是露天安裝，導(dǎo)致自然條件對(duì)其影響較大。由于地形、氣候、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等因素的限制，給防雷技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用帶來(lái)了不利條件，但通過(guò)多年的不斷探索和學(xué)習(xí)，我國(guó)在防雷技術(shù)上也取得了顯著進(jìn)展。本文對(duì)輸電線路設(shè)計(jì)中的線路防雷技術(shù)進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：輸電線路;防雷;措施

引言

輸電設(shè)備和輸電線路在受到雷擊的強(qiáng)電流損害后，都會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓，嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)l(fā)火災(zāi)，造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。我國(guó)由于地緣遼闊，不同地區(qū)的環(huán)境因素、地形因素、經(jīng)濟(jì)因素和地質(zhì)因素都存在著很大的區(qū)別，導(dǎo)致各地區(qū)對(duì)輸電線路的安裝質(zhì)量要求也不盡相同，因此想要在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展對(duì)輸電線路的防雷措施研究也就具有很大的難度。

1 輸電線路引發(fā)雷電的原因

1.1 地理環(huán)境

雷擊活動(dòng)多發(fā)生在山區(qū)地帶，由于山區(qū)地形起伏，氣流活動(dòng)頻繁，且森林覆蓋面積廣，雨水豐富，在輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)受到氣候影響的較大，特別是一些縱深山谷地帶、傾斜山坡、沿海地區(qū)，所以在山區(qū)和沿海線路的輸電線設(shè)計(jì)時(shí)要注重當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境，對(duì)于一些不良的因素要充分地進(jìn)行考慮。

1.2 桿塔問(wèn)題

目前大多數(shù)高壓輸電線路上采用的都是鐵塔，一小部分仍是水泥桿塔，水泥桿塔所采取的接地措施都是通過(guò)水泥桿塔內(nèi)混凝土中的鋼筋來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一旦雷擊發(fā)生，雷電流則會(huì)通過(guò)水泥桿塔內(nèi)的鋼筋，而且瞬間強(qiáng)大的電流極易導(dǎo)致水泥桿塔發(fā)生爆裂，特別是一些存在裂縫的水泥桿塔發(fā)生爆裂的可能性更大，所以在雷擊時(shí)桿塔爆裂發(fā)生后，會(huì)導(dǎo)致輸電線路運(yùn)行被中斷，對(duì)正常的供電帶來(lái)較大的影響。

1.3 接地裝置問(wèn)題

目前我國(guó)高壓輸電線路接地裝置普遍存在著腐蝕和降阻的問(wèn)題。接地作為雷電防護(hù)措施中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)接地可以將雷電流泄入到大地中，從而避免對(duì)電力設(shè)施造成損壞。目前我國(guó)采用的接地材料主要以圓鋼、扁鋼為主，也可通過(guò)石墨接地進(jìn)行接地改善，圓鋼、扁鋼時(shí)間一長(zhǎng)，不可避免會(huì)存在著腐蝕，從而導(dǎo)致接地電阻明顯增大，雷擊發(fā)生時(shí)，嚴(yán)重危及人身安全。特別是在接地裝置中應(yīng)用導(dǎo)電混凝土或是降阻劑時(shí)，接地裝置受到腐蝕的程度更加嚴(yán)重。

1.4 土壤電阻率

一般的桿塔和接地的電阻兩者有著密切的關(guān)系，對(duì)于高山、巖石等地形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)把工作重點(diǎn)放到巖石和土壤的分層上。如果遇到雷擊塔頂現(xiàn)象，因?yàn)榻拥仉娮韬苄。陀锌赡茉斐煞瓷洮F(xiàn)象，與山區(qū)線路對(duì)比，平原和丘陵地區(qū)的線路可通過(guò)降低接地電阻來(lái)減少雷擊的可能性。

1.5 絕緣子選用不當(dāng)

合成絕緣子由于其兩端的均壓環(huán)有一定的空氣間隙存在，其抗雷擊能力較低，所以在雷擊高發(fā)區(qū)，通常都會(huì)選擇瓷絕緣子，而不會(huì)采用合成絕緣子。但在對(duì)絕緣子選型時(shí)，由于合成絕緣子易于檢測(cè)和維護(hù)，所以選型時(shí)通常未對(duì)多雷區(qū)進(jìn)行考慮而選用了合成絕緣子，從而為輸電線路雷擊事故的發(fā)生埋下了安全隱患。

2 輸電線路防雷的有效措施

2.1 選擇合理的輸電線路

雷擊現(xiàn)象的發(fā)生一部分是受環(huán)境條件、地理?xiàng)l件、氣候狀況等的影響，某些地區(qū)在輸電線路的設(shè)計(jì)上應(yīng)該避開(kāi)雷擊多發(fā)區(qū)，如高山、縱深山谷地帶、傾斜山坡等，來(lái)降低輸電線路受到雷擊的概率。根據(jù)發(fā)生雷擊地區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在輸電路線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量避免的區(qū)域有富含導(dǎo)電性礦藏和地下水水位較高的區(qū)域、土質(zhì)電阻率較低或電阻率發(fā)生突變的地方、河谷地帶特別是順風(fēng)區(qū)域和風(fēng)口山區(qū)、較為濕潤(rùn)的盆地和山谷、森林等區(qū)域，在架設(shè)電路時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量避免繞過(guò)該區(qū)域，以減少雷擊的發(fā)生。

2.2 提高輸電線路絕緣水平

絕緣子的性能對(duì)于架空輸電線路的防雷水平有著直接的影響，電力部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)絕緣子的質(zhì)量檢測(cè)和管理，嚴(yán)禁使用劣質(zhì)的絕緣子，對(duì)于輸電線路上的絕緣子，按照架空輸電線路運(yùn)行規(guī)范，定期檢測(cè)絕緣子性能，統(tǒng)計(jì)輸電線路中所有劣化的絕緣子，及時(shí)更換不合格的絕緣子，對(duì)于頻發(fā)雷擊事故的地區(qū)，可適當(dāng)增加輸電線路的絕緣配合，提高架空輸電線路的耐雷水平。

2.3 降低桿塔的接地電阻

為了進(jìn)一步確保高壓輸電線路的防雷裝置可靠有效，應(yīng)在每根桿塔處均敷設(shè)接地裝置，并將裝置與地線進(jìn)行可靠連接，這樣可以使經(jīng)過(guò)桿塔頂部或是地線中的雷電流通過(guò)較低的接地電阻后泄入到大地當(dāng)中。同時(shí)還可以采用降低桿塔沖擊接地電阻的方法來(lái)提高輸電線路抗雷擊的能力，進(jìn)而達(dá)到減少雷擊跳閘率的目的。經(jīng)實(shí)踐證明，在500kV 的線路上降低沖擊接地電阻5Ω，線路本身耐雷擊的水平能夠提高20%左右，跳閘率也會(huì)隨之降低45%左右。

2.4 安裝線路避雷器

為了減少輸電線路的雷害事故，提高供電的可靠性，可在線路雷電活動(dòng)強(qiáng)烈或土壤電路率很高的線段及線路絕緣薄弱處裝設(shè)避雷器。一般在線路交叉處和大跨越高桿塔等處裝設(shè)。雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用，將分別在導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。因而避雷器的分流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于從避雷線中分流的雷電流， 這種分流的耦合作用將使導(dǎo)線電位提高，使導(dǎo)線和塔頂之間的點(diǎn)位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，絕緣子不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)。因此，線路避雷器具有很好的鉗電位作用，這也是線路避雷器進(jìn)行防雷的明顯特點(diǎn)。

2.5 架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線時(shí)輸電線路防雷防護(hù)的最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導(dǎo)線，同時(shí)還具有以下作用：a.分流作用，以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低桿頂電位;b.通過(guò)對(duì)導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓;c.對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用還可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓。

2.6 采用中性點(diǎn)非有效接地方式

多年來(lái)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在電力系統(tǒng)中的故障和事故，至少有60%以上是單相接地。但是，當(dāng)中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，仍然保持三項(xiàng)電壓的平衡，并繼續(xù)對(duì)用戶供電，使運(yùn)行人員有足夠時(shí)間來(lái)尋找故障點(diǎn)并作即使的處理。35kV 及以下電力系統(tǒng)中采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。這樣可以補(bǔ)償流過(guò)故障點(diǎn)的短路電流，使電弧能自行熄滅，系統(tǒng)自行恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，降低故障相上的恢復(fù)電壓上升的速度，減小電弧重燃的可能性，使雷擊引起的大多數(shù)單相接地故障能夠自動(dòng)消除，不致引起相間短路和跳閘。

結(jié)束語(yǔ)

雷電活動(dòng)屬于大自然的一種自然現(xiàn)象， 就當(dāng)前國(guó)際上已有的線路防雷手段而言， 還沒(méi)有有哪類(lèi)防雷方法可以對(duì)雷擊起到絕對(duì)的預(yù)防作用， 即使是當(dāng)前時(shí)期技術(shù)較為先進(jìn)的防雷方法，也僅能盡可能減少雷擊產(chǎn)生次數(shù)、降低線路因?yàn)樵庥隼讚舳a(chǎn)生跳閘的事故概率。為了盡量消除或者減少線路雷擊故障，我們就要在實(shí)踐中持續(xù)探究，逐步累積經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)健全供電線路的防雷方法與管控手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚強(qiáng)，盧志獻(xiàn)，林苗.石山地區(qū)110～220kV 輸電線路易擊桿塔的防雷措施研究[J].廣西電力，2005（6）：38～40.

[2]黃福勇，周挺，王成.輸電線路雷擊故障査找探討[J].湖南電力，2009，29（6）.

[3]郭超騰.線路避雷器在高壓輸電線路防雷中的應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2011（33）.

作者簡(jiǎn)介：

尹君，1986.12，男，漢，吉林省，本科，本溪供電公司