淺議輸電線路的防雷保護

傅震輝

摘要：隨著我國電力事業的發展，輸電網絡越來越密集。雷擊引起的輸電線路跳閘故障也日益增多，不僅影響設備的正常運行，而且極大地影響了日常的生產、生活。雷擊已成為影響輸電線路安全可靠運行的最主要因素。筆者根據多年實踐經驗，積極開展對等試驗研究工作，分析了線路防雷的基本任務和防雷設計的方法，并找到許多有效的防范措施。

關鍵詞：輸電線路防雷保護措施

河源電網位于廣東電網粵東主通道上，有3個縣緊挨江西革命老區。現有的35-500kV相關輸電線路約3500多公里，約80%均分布在山區，線路所經地區為多雷區。地處粵東北部的河源電網，地區年均雷暴日達70日以上，線路雷擊跳閘是整個電網跳閘的重要原因，經常占到跳閘總數的80%以上。所以防止雷擊跳閘可大大降低輸電線路的故障，進而降低電網中事故的發生頻率。

一、輸電線路防雷保護的基本任務

采用技術上與經濟上合理的措施，將雷擊事故減少到可以接受的程度，以保證供電的可靠性與經濟性，是線路防雷的基本任務，包括以下四個方面：

（一）不繞擊。用避雷線或改用電纜等措施，盡量使雷不繞擊到導線上。

（二）絕緣子不閃絡。用改善接地或加強絕緣等措施，使避雷線或桿塔受雷擊后，絕緣子不閃絡。

（三）不建立穩定工頻電弧。即使絕緣子串閃絡，也要它盡量不轉變為穩定的工頻電弧，開關不跳閘。為此應減少絕緣子的工頻電場強度或者電網中性點采用不接地或經消弧圈地的方式。這樣可使由雷擊引起的大多數單相接地故障能夠自動消除，不致引起相間短路和跳閘。

（四）不中斷電力供應。這是最后一道防線，即使開關跳閘也不中斷電力供應。在送電線路防雷中，允許有一小部分雷擊引起線路絕緣子閃絡，然后用減少建弧率以及自動重合閘的辦法，把雷害引起的停電事故數減少到可以接受的程度。

二、輸電線路防雷設計方法

目前，我國輸電線路的防雷保護有很多形式。在選擇輸電線路的防雷設施時，應按照當地的雷電活動情況、系統的中性點接地方式、輸電線路的絕緣情況、有無自動重合閘或備用自投裝置、負荷的重要程度等各項條件來綜合考慮，并按照技術經濟比較的結果來作出決定采用最佳保護方案。在輸電線路防雷設計中，必須緊密結合當前電力生產和建設的實際情況，不斷收集和積累各種數據和資料，經常總結防雷保護工作中的經驗教訓，提出新的更加有效的保護技術措施，制造相應的保護裝置，以滿足不斷發展的電網的需要。為了保證防雷保護的設計技術的先進性和設計方案的合理性，必須根據當地雷電活動情況和電力網的具體特點等，進行充分的技術經濟論證。

三、輸電線路防雷措施

（一）架設避雷線

架設避雷線是輸電線路防雷保護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線，同時還具有分流作用、耦合作用和屏蔽作用，從而減小流經桿塔的雷電流，以降低塔頂電位，減小線路絕緣子的電壓，降低導線上的感應過電壓。通常來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好，而且避雷線在線路造價中所占的比重也愈低。因此，從理論上來說，110kV及以上電壓等級的輸電線路均應全線架設避雷線。同時，為了提高避雷線對導線的屏蔽效果，減小繞擊率，避雷線對邊導線的保護角以20°～30°為宜。220kV及330kV雙避雷線線路應做到20°左右，500kV及以上的超高壓、特高壓線路都架設雙避雷線，保護角以15°為宜。

（二）安裝線路避雷器

近年來，隨著金屬氧化物避雷器技術的成熟，以及制造成本的降低，在輸電線路運用避雷器保護已經逐漸被人們認同，國內外已有充分的運行經驗，安裝避雷器的桿塔基本上不出現雷擊跳閘，目前我國各地都在大量進行應用。加裝線路避雷器以后，當輸電線路遭受雷擊時，雷電流的分流將發生變化，一部分雷電流從避雷線傳入相臨桿塔，一部分經塔體入地，當雷電流超過一定值后，避雷器動作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導線，傳播到相臨桿塔。雷電流在流經避雷線和導線時，由于導線間的電磁感應作用，將分別在導線和避雷線上產生耦合分量。因為避雷器的分流遠遠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線電位提高，使導線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡電壓，絕緣子不會發生閃絡，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行防雷的明顯特點。

線路避雷器有兩種類型，即帶串聯間隙和無串聯間隙兩種，因運行方式不同和電站避雷器相比在結構設計上也有所區別。線路避雷器安裝時應注意：要選擇多雷區且易遭雷擊的輸電線路桿塔，最好在兩側相臨桿塔上同時安裝；垂直排列的線路可只裝上下兩相；安裝時盡量不使避雷器收力，并注意保持足夠的安全距離；避雷器應順桿塔單獨敷設接地線，其截面不小于25平方毫米，盡量減小接地電阻的影響。

（三）降低桿塔接地電阻

桿塔接地電阻是影響塔頂電位的重要參數，對于一般高度的桿塔，當桿塔型號、尺寸與絕緣子型號和數量確定后，降低桿塔接地電阻對提高架空送電線路耐雷水平、減少反擊概率是非常有效的。當桿塔型式、尺寸和絕緣子型式、數量確定后，影響線路反擊耐雷水平的主要因素則是桿塔接地電阻的阻值。各種電壓等級，線路耐雷水平均隨桿塔接地電阻的增加而降低。依據雷電流幅值累積概率分布的固有特點：低幅值雷電流出現的概率明顯大于高幅值雷電流出現的概率。由此可知，隨著系統標稱電壓的提高，桿塔接地電阻的作用將變得更加重要。根據不同地形、土質，采取不同的改造接地網的技術方法，可有效降低所改造桿塔的接地電阻。實踐證明，改善接地是很有效的防雷改進措施。

（四）架設耦合地線

在降低桿塔接地電阻有困難時，可以采用在導線下方架設地線的措施，其作用是增加避雷線與導線間的耦合作用以降低絕緣子串上的電壓。此外，耦合地線還可增加對雷電流的分流作用。運行經驗證明，耦合地線對降低雷擊跳閘率的作用是很顯著的，尤其在山區的線路其效果尤為明顯。

（五）保護間隙防雷

在中性點直接接地的電網中，保護間隙被擊穿時，要發生短路現象，其原因是保護間隙擊穿時，就和中性點接地處形成單相短路回路。在中性點不接地的電網中，當兩相間隙同時擊穿時，就要發生相間短路。由于間隙擊穿時不能自動滅弧，所以會引起電源側斷路器自動跳閘，從而對輸電線路及其設備起到保護作用。

（六）裝設自動重合閘

眾所周知，山區的輸電線路，特別是架設在雷電活動頻繁的山上的線路，線路雷擊跳閘是不可避免的，重合閘裝置是則不失為線路防雷的好辦法。這樣可提高重合閘裝置動作的可靠性，有效地保證雷擊跳閘后的供電可靠性。雙回線路雷擊同時跳閘次數約占總雷擊跳閘次數的70%，為此應盡量減小雷電反擊造成的同塔雙回線路同時跳閘率（雷電繞擊因雷電流較小，一般不會造成雙回線路同時跳閘），可在原有同塔雙回線路桿塔上采用不平衡絕緣方式，即在其中一回線路中增加2片絕緣子，來提高該回線路的耐雷水平，而另一回線路保持原有絕緣水平不變。這樣，雷擊桿塔時弱絕緣的一回線路先閃絡，閃絡后的導線又相當于地線，增加了對強絕緣回路導線的耦合作用，使其不跳閘。

四、輸電線路的維護

為了防止雷擊跳閘停電，除了在防雷技術上多做研究之外，應該定期對輸電線路進行管理與檢修。應根據地形條件和氣候條件等綜合考慮運行方式，并對防雷設備的接地情況進行檢查，在輸電線路管理中，要增加巡視站，定期清理線行下的樹枝等；盡量避免電能在輸電網中的損耗，降低損耗可以通過加強電力網的維護工作來實現，其維護工作主要是定期清掃線路、變壓器、斷路器等的絕緣子和絕緣套管等。值得一提的是，我們在實際工作中，應綜合考慮系統的運行方式、防止雷擊永久性故障和降低雷擊跳閘率，還要根據線路經過地區雷電活動的強弱、地形地貌特點、清理線行周圍的不利因素、加裝線路避雷器和接地電阻監測等措施，以降低雷電天氣對輸電線路造成的危害。

五、結語

綜合上述，對于防止架空配電線路導線雷擊斷線措施是多種多樣的，各有優缺點，隨著防雷擊術的研究和發展，輸電線路防雷的保護措施會越來越多，在實際中，輸電線路的防雷保護是一個系統工程，要從實際出發，因地制宜，綜合治理，并重視和加強管理和維護檢修，定能有效地防止雷電對電網造成的損害，確保電網安全。

參考文獻：

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