淺談輸電線路的綜合防雷措施

楊明軍 廣西電網公司梧州供電局 543002

淺談輸電線路的綜合防雷措施

楊明軍 廣西電網公司梧州供電局 543002

架空輸電線路是電力網及電力系統的重要組成部分。由于它暴露在自然之中，故極易受到外界的影響和損害，其中最主要的一個方面是雷擊。架空輸電線路所經之處大都為曠野或丘陵、高山，輸電線路長，遭遇雷擊的概率較大。常用的防雷改進措施有：架設避雷線、加強線路絕緣、裝設耦合地線、升高避雷線減小保護角等。解決線路的雷害問題，要從實際出發因地制宜，綜合治理。

輸電線路;雷害;防雷;措施

廣西梧州地區處于亞熱帶與熱帶的交界地區，雷電活動強烈，年平均雷暴日達109d,屬雷擊多發區域。輸電線路大都經過高阻率土質的山區，線路跳閘率高，據數據統計：截至至今年6月份，梧州網區線路跳閘中，雷擊跳閘占事故跳閘總次數的比例分別為：220kV線路占100%、110kV線路占93%、35kV線路占96%、10kV線路占63%。雷害故障頻繁，對雷害故障的分析研究，總結經驗和規律，對線路防雷工作有著重要指導意義。

1 輸電線路防雷的技術措施

送電線路的雷電過電壓保護方式，應根據線路的電壓等級、負荷性質、系統運行方式、當地原有線路的運行經驗、雷電活動的強弱、地形地貌的特點和土壤電阻率的高低等條件，通過技術經濟比較確定。

1.1 線路走廊的選擇

線路走廊的選擇，應避免經過雷擊易發生的地區。遭受雷擊的桿塔多發生在：

（1）水庫、水塘附近的突出山頂，多數發生在半山區（壩子周圍）。

（2）某一區段的高位桿塔或者向陽坡上的高位桿塔。

（3）瀕臨水域的高坡和巖石處，桿塔接地電阻高的地方。

（4）大跨越桿塔，跨越水庫、江河的桿塔，800米以上的桿塔。

1.2 架設避雷線

運行經驗表明，避雷線的防雷效果在平原地區是很好的。但在山區，由于地形、地貌的影響，經常出現繞擊、側擊等避雷線屏蔽失效的現象。山區是多雷區，也是易繞擊區，要減少繞擊率，只有減少保護角，減少保護角必須從設計開始，在現有的鐵塔上減少保護角的可能性不大。進線保護段上的避雷線保護角宜不超過20°，最大不應超過30°。

架設耦合地線的作用主要有兩個：一是增大避雷線與導線之間的耦合系數，從而減少絕緣子串兩端電壓的反擊和感應電壓的分量；二是增大雷擊塔頂時向相鄰桿塔分流的雷電流。有數據表明，加裝耦合地線的做法其防雷效果是明顯的。

1.3 降低桿塔接地電阻

接地電阻值是影響輸電線路雷擊跳閘率的因數之一，雷擊跳閘率隨桿塔接地電阻的增大顯著增加，降低桿塔接地電阻是防雷工作的基礎。

1.3.1 復合接地體的采用

具體就是在敷設水平接地線的同時，加接地樁，接地樁與平面接地線連接，使水平接地和垂直接地有機結合，增大接地網與土壤的接觸，有利于降低桿塔的接地電阻。接地體的材料應具有良好的抗腐性能。銅有很好的抗腐性能同時電阻率較低，因此是很可靠的材料。但是，銅埋在地下時，與其他金屬部件連接在一起時會引起電解腐蝕的不良后果。所以大多數情況下采用有很好的抗腐蝕性的鍍鋅鋼材，而且比銅更經濟。

1.3.2 降阻劑的使用

降阻劑由多種成份組成，其中含有細石墨、膨潤土、固化劑、潤滑劑、導電水泥等。它是一種良好的導電體，將它使用于接地體和土壤之間，一方面能夠與金屬接地體緊密接觸，形成足夠大的電流流通面；另一方面它能向周圍土壤滲透，降低周圍土壤電阻率，在接地體周圍形成一個變化平緩的低電阻區域，降低桿塔接地電阻。

1.4 安裝線路型避雷器

電力避雷器是一種限制由輸配電線路傳來的雷擊過電壓或者由操作引起的內部過電壓的電氣設備。當作用電壓超過避雷器的放電電壓時，避雷器即先放電，限制了過電壓，從而保護了其他電氣設備絕緣免遭損壞。

1.4.1 氧化鋅避雷器

氧化鋅避雷器作為架空送電線路防雷保護裝置（簡稱線路型避雷器）是十分有效的。當雷擊桿塔或繞擊導線在絕緣子串兩端產生的過電壓超過避雷器的放電電壓時，避雷器首先動作，釋放雷電流，之后在工頻電壓下呈現高阻，工頻續流截斷，從而保護絕緣子串免于閃絡，開關并不跳閘。

1.4.2 安裝線路避雷器的定點原則

1) 線路的運行經驗。對線路投運至今的運行情況進行分析，確定易遭雷擊的桿塔，分析確定是繞擊還是反擊。

2) 線路途經的地形、地貌以及鄰近影響?，F場勘察線路經過的地段，特別對經過魚塘、河流及山地等地段的線路要重點分析，記錄有可能因地形、地貌條件而使線路桿塔遭受雷擊的地段，一般經過此路段的桿塔優先考慮。

3) 桿塔的接地電阻和相鄰桿塔檔距。根據線路投產時設計桿塔的接地電阻要求及實際接地電阻值，確定不符合接地電阻設計要求的桿塔并進行改造，對于因地質條件限制而無法達到要求的優先考慮。

4) 綜合以上因素分析，結合交通條件，確定線路避雷器安裝的最佳地點。

2010年，梧州供電局110探曇Ⅰ線共發生雷擊調閘3次，結合雷電定位系統的數據分析認為，3次都為反擊引起，雷擊跳閘率n=（3/29.217）*100=10.268次/（百公里·年）。在研究分析了線路走廊差異化的雷電活動時空分布規律的基礎上，考慮了線路各檔距段的特征參數和已有的防雷維護措施，采用蒙特卡羅法計算模型，進行了對全線逐基桿塔雷擊跳閘率的計算，并依據運行經驗對線路繞擊閃絡風險等級和反擊閃絡風險等級進行評估，在已有的防雷基礎上，采用安裝線路避雷器和接地改造兩種技術措施。

1.5 加強維護，提高線路的絕緣水平

絕緣子因長期處在交變電場的作用下，絕緣性能會逐漸降低，當絕緣子絕緣能力降低或失去絕緣時，其分布電壓就要降低或呈零值。這些有缺陷的絕緣子如不能及時發現和更換，就要降低線路絕緣水平，容易發生閃絡事故，尤其當雷擊絕緣子有缺陷的桿塔時，桿塔絕緣子閃絡的概率就會增大。

梧州供電局110kV三堡變電站35kV三糯線故障跳閘后，已經拆除全線避雷器,經檢測發現有4只避雷器絕緣電阻為零值。經過對這些避雷器桿塔接地電阻的測量，發現有一半以上不合格，而且數值嚴重偏大。采用的解決措施是：（1）有架空避雷線的線路段，以改善架空避雷線接地電阻為主，適當增加接地點的數量，在線路首末兩端各裝避雷器一套；（2）沒有架空避雷線的線路段，選擇地形上比較容易受雷擊的桿位加裝避雷器，在接地電阻比較容易降低的低洼水田處安裝避雷器；（3）對接地電阻大于20歐姆采取有效的降阻措施；（4）沒有架空避雷線的線路段，又沒有安裝避雷器的桿塔，將絕緣子串增至5片。

2 結論

2.1 輸電線路常規的防雷保護措施僅能部分減少線路雷擊跳閘次數，為大幅度降低或消除線路雷害事故，必須采取更有效的新措施。

2.2 氧化鋅避雷器可以防止雷直擊導線或雷擊桿塔、避雷線后絕緣子的沖擊閃絡，從而可以根本上消除線路雷擊跳閘。

2.3 架設避雷器、減少保護角對減少雷電繞擊導線的概率和提高反擊耐雷水平有非常重要的作用；降低桿塔接地電阻對減少雷擊反擊跳閘率有決定性作用，但超過耐雷水平的雷電流將引起線路跳閘，且高土壤電阻率地區難以降阻；加強絕緣受桿塔尺寸及投資的限制，無法有效降低雷擊跳閘率，安裝線路型避雷器，保護效果極佳，但投資巨大，難以大面積推廣。

3 結語

總之，影響架空輸電線路雷擊跳閘率的因素很多，有一定的復雜性，解決線路的雷害問題，要從實際出發，因地制宜，綜合治理。在采取防雷改進措施之前，要認真調查分析，充分了解地理、氣象及線路運行等各方面的情況，核算線路的耐雷水平，研究采用措施的可行性、工作量、難度、經濟效益及效果等，最后來決定準備采用某一種或幾種防雷改進措施。

[1]交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合.DL/T 620-1997

[2]電力工程高壓送電線路設計手冊

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.038