輸電線路防雷技術(shù)的應(yīng)用

李旭鑫

（廣東電網(wǎng)公司潮州供電局，廣東 潮州 521000）

因為各種建設(shè)條件的需要，很多輸電線路和輸電設(shè)備在大部分情況下都是露天安裝，這樣一來，自然環(huán)境對這些設(shè)備的影響會相應(yīng)變大。對于輸電線路而言，最主要的天氣影響即為雷擊。而輸電線路很容易因為雷擊出現(xiàn)的強(qiáng)電流而受到嚴(yán)重的損害，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)無法運(yùn)作。嚴(yán)重的情況下，還會引起火災(zāi)，造成生命財產(chǎn)的損失。我國由于很多地方的地形因素不同，環(huán)境因素不同，地質(zhì)因素和經(jīng)濟(jì)因素的不同，導(dǎo)致需要輸電線路安裝的質(zhì)量也不同。所以在全國范圍內(nèi)開展輸電線路的防雷技術(shù)的研究難度比較大。

1 雷電對輸電線路造成的危害

從輸電線路以及電網(wǎng)的安全考慮，雷電對輸電線路的危害主要有兩個方面：一、雷電通過輸電線路時，能產(chǎn)生較高的過電壓，造成繼電保護(hù)動作跳閘，運(yùn)行線路被切斷，給經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失；考驗電力設(shè)備的承受能力和絕緣水平，給人員、電力設(shè)備造成威脅。二、雷電會給輸電線路帶來巨大電流，導(dǎo)致雷電擊中點(diǎn)炸毀、燃燒，導(dǎo)致輸電導(dǎo)線損壞或熔斷，巨大電流產(chǎn)生時有強(qiáng)大的電動力，會造成電力設(shè)備不同程度的機(jī)械損傷。

電力系統(tǒng)自身的修復(fù)能力不能自動恢復(fù)雷電導(dǎo)致帶來的災(zāi)害，造成設(shè)備損壞也需要很多時間和人力物力進(jìn)行檢修維護(hù)。春季和夏季是雷電發(fā)生集中的季節(jié)，電力系統(tǒng)在這一時期中斷將會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。夜晚、環(huán)境惡劣地區(qū)的雷電天氣發(fā)生性較大，也給檢修帶來困難。此外，運(yùn)行中的輸電線路更容易遭受雷擊的可能性。我國每年都有較多的雷電導(dǎo)致停電事故發(fā)生的報道，有效的防雷可以大大減少這些事故的發(fā)生，對于減少經(jīng)濟(jì)損失和提高電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行水平具有極其重要的意義。

2 雷害主要原因分析

根據(jù)相關(guān)專業(yè)人士多年的經(jīng)驗，對于山區(qū)線路來講，實際高度的增加以及地形的影響，會導(dǎo)致繞擊率較高；而對于平原，丘陵地區(qū)的線路來講，則以反擊為主。根據(jù)以上的這些特點(diǎn)，山區(qū)線路應(yīng)盡量減小避雷線的保護(hù)角，選擇較好的防雷走廊，而且，從本質(zhì)上來講，最有效的防雷措施依舊是加強(qiáng)絕緣。與山區(qū)線路對比，平原和丘陵地區(qū)的線路最有效的防雷措施應(yīng)該是降低接地電阻。

其實導(dǎo)致雷擊有很多原因，我們必須準(zhǔn)確針對不同的雷害故障進(jìn)行針對性的分析，再結(jié)合以上山區(qū)線路和平原、丘陵地區(qū)的線路的特點(diǎn)，加以分析，才能獲得最好的避雷方案。

首先我們必須清楚，雷擊主要是使大地感應(yīng)電荷中和雷云中的異種電荷，而由雷云造成的過電壓通過線路桿塔建立放電通道，導(dǎo)致線路絕緣擊穿，這種過電壓也稱為大氣過電壓，而且這些大氣過電壓可以分為兩種類型，一種是感應(yīng)雷過電壓，一種是直擊雷過電壓。這樣，我們就可以明白接地裝置的完好與雷害是有直接相關(guān)的原因的。

輸電線路感應(yīng)雷過電壓最大可達(dá)到400KV 左右，這種線路的電壓尤其對35KV 及以下線路絕緣產(chǎn)生很大的威脅，但對于110KV 及以上線路絕緣威脅很小，鑒于這一點(diǎn)，110kV及以上輸電線路雷擊故障多由直擊雷引起，而且接地裝置的完好與雷害是有直接相關(guān)的原因的。不論是反擊還是饒擊形式的直擊雷，都對線路安全運(yùn)行存在著很大的隱患。在采取各種防雷措施之前，我們必須準(zhǔn)確針對不同的雷害故障進(jìn)行針對性的分析，徹底搞清楚雷擊的性質(zhì)，加以分析，才能獲得有針對性的避雷方案。應(yīng)該對雷擊性質(zhì)進(jìn)行有效分析，才能達(dá)到很好的防雷效果。

3 輸電線路防雷技術(shù)措施

我國目前采取了很多的防雷措施，這些措施的目的就是為了將雷擊影響的概率降到最低，使我國電力系統(tǒng)安全正常有效的運(yùn)行。然而對于輸電線路來講，受雷擊的影響概率時卻也因為各地的地形因素以及其他的原因，而各不相同。所以，我國由于很多地方的地形因素不同，環(huán)境因素不同，地質(zhì)因素和經(jīng)濟(jì)因素的不同，導(dǎo)致需要輸電線路安裝的質(zhì)量也不同。所以在全國范圍內(nèi)開展輸電線路的防雷技術(shù)的研究難度比較大。同時防雷措施的制定還應(yīng)該考慮成本，盡量使資源的利用最大化，盡量節(jié)約電力系統(tǒng)的投資成本，為此，除去安裝必要的防雷裝置以外，以下幾個具體的環(huán)節(jié)必須要重視。

（1）加強(qiáng)絕緣和采用不平衡絕緣方式

我們必須針對不同的情況，比如在一些雷電活動強(qiáng)烈地段、進(jìn)線段及大跨越高桿塔，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)卦黾咏^緣子片數(shù)。這些絕緣子片數(shù)，會盡量拉開導(dǎo)線和避雷線間的距離，從而達(dá)到加強(qiáng)絕緣的目的。除此之外，采用不平衡絕緣方式能最大化地可避免雙回線路在遭受雷擊時同時跳閘。這樣的話，當(dāng)碰雷擊情況時，由于兩回路的絕緣子片數(shù)不同，絕緣子片數(shù)少的一回路先閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當(dāng)于避雷線，增加了對另一回路導(dǎo)線的耦合作用，相對而言，提高了另一回路的耐雷水平，使之不發(fā)生閃絡(luò)，保持連續(xù)供電。

（2）減小外邊相避雷線的保護(hù)角或者采用負(fù)電保護(hù)

由于山坡的特殊地勢，使得桿塔防雷不能形成實際保護(hù)的防雷保護(hù)角，這樣一來，容易導(dǎo)致線路閃絡(luò)發(fā)生的概率增加，導(dǎo)致電網(wǎng)無法正常運(yùn)行。除此之外，我們還應(yīng)該根據(jù)實際山區(qū)線路的特點(diǎn)，計算出校驗桿塔有效保護(hù)角，這之中必須考慮到有效屏蔽角，這樣設(shè)計出來的防雷方案才能更大程度上的減少雷電繞擊。

（3）安裝避雷器

通過避雷裝置的架設(shè)，安裝避雷器來將雷電流泄放到大地，雖然不能完全消除感應(yīng)過電壓，但能在程度上減輕，這樣一來，就能在一定程度上更加能保障輸電線路及設(shè)備的安全。

（4）接地裝置的處理

對于土壤電阻率較高地區(qū)，應(yīng)選擇更換接地網(wǎng)形式和置換土壤的方法，從而達(dá)到降阻的目的。不僅如此，我們還應(yīng)該進(jìn)行桿塔接地電阻測量，有針對性地改進(jìn)操作的方法。還有，要不定期地對這些架空地線、接地引下線、地網(wǎng)相互之間的連接狀況進(jìn)行檢查和整改。

（5）裝設(shè)自動重合閘裝置

因為線路絕緣一般來說有自我修復(fù)的功能，所以大多數(shù)能夠自行消除雷擊造成的閃絡(luò)事故引起線路跳閘。因此，安裝自動重合閘裝置對于降低線路的雷擊事故率有相當(dāng)大的意義。

（6）加強(qiáng)雷電監(jiān)測，消除設(shè)備隱患

根據(jù)以往的經(jīng)驗，在雷擊閃絡(luò)中，單相閃絡(luò)出現(xiàn)的概率最多，但是連閃的隱患也很大。所以，故障巡查時，不應(yīng)該僅僅單點(diǎn)排查，而應(yīng)該全面整查。對110kV 及以上輸電線路的，雷電定位系統(tǒng)就派上用場了，雷電定位系統(tǒng)是一種全自動實時雷電監(jiān)測系統(tǒng)。這個定位系統(tǒng)可以實現(xiàn)機(jī)械自動雷電監(jiān)測，能夠精確快速的定位故障發(fā)生點(diǎn)，大大提升工作效率。這個系統(tǒng)的引進(jìn)減少了事故排查的時間和成本，能夠節(jié)省不少的人力物力。

4 輸電線路關(guān)于防雷技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)以往的實際電網(wǎng)線路運(yùn)行經(jīng)驗，對輸電線路防雷措施的實際應(yīng)用必須明確下來。對于各級電壓的輸配電線路，安裝自動重合閘裝置是最好的選擇，對于35KV 及以下電壓等級依據(jù)要求來確定短線路。這樣，線路中斷的影響能降到最低，能保證正常電線網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，防雷措施這時才更有意義。

除了以上的步驟之外，各級電壓線路還應(yīng)采取如下方面的措施：（1）220KV 及其以下輸電線路應(yīng)在其沿線進(jìn)行雙避雷針線的架設(shè)，在雷擊頻繁的地方更要注意。（2）在220KV線路沿線更加適合雙避雷線的搭設(shè)，少雷互宜沿線更加適合單避雷線，一般保護(hù)角約為20 度。對接地裝置加以改善，以降低接地電阻，強(qiáng)化輸電線路絕緣，必要時進(jìn)行耦合地線的架設(shè)。（3）按照正常情況而言，110KV 線路沿全線進(jìn)行避雷線的架設(shè)，在雷電活潑高度頻繁的地區(qū)或山區(qū)，應(yīng)該以雙避雷線為主。對于小雷區(qū)而言，不需要全線搭設(shè)避雷線，但是應(yīng)該要安裝自動重合閘裝置。（4）平均年雷暴數(shù)在30 以上且負(fù)荷重要的地區(qū)，全線搭設(shè)避雷針為宜。按照正常情況而言，10KV 線路可不沿全線搭設(shè)避雷線，對于這部分線路通常都采用經(jīng)消弧線接地或中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式，來使線路耐雷水平得到提高。（5）對于3KV 到10KV 鋼筋混凝土桿的配電線路，宜采用瓷或其他絕緣橫桿，對于要求高，缺乏可靠性的線路宜采用高壓等級絕緣桿，以強(qiáng)化線路絕緣。并應(yīng)將自動重合閘裝置動作時間盡可能地縮減，以達(dá)到有效減少雷擊跳閘事故的目的。

通過采取相應(yīng)的措施，使得輸電線路高頻保護(hù)通道故障出現(xiàn)的次數(shù)盡可能地減少，要注意以下幾點(diǎn)。第一，高頻保護(hù)投產(chǎn)試驗對于必須嚴(yán)格指標(biāo)，嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，故障巡查時，不應(yīng)該僅僅單點(diǎn)排查，而應(yīng)該全面整查，這樣才可能使隱患降到最低。第二，對于高頻通道繼電保護(hù)，要在結(jié)合濾波器與高頻電纜芯及收發(fā)訊機(jī)與高頻電纜芯連接處分別串聯(lián)電容器，使得這些基本措施比如接地措施更加完善，增加其可靠性。第三，使用目前相對而言更加安全穩(wěn)定的縱聯(lián)保護(hù)措施。就從電力系統(tǒng)維護(hù)的安全性和穩(wěn)定性而言，縱聯(lián)保護(hù)已經(jīng)成為220kV 及以上輸電線路的最主要、最基本的重要保護(hù)之一。縱聯(lián)保護(hù)相對而言要求較高，需要有專用的高頻收發(fā)信機(jī)以及高頻加工設(shè)備，并且需要保護(hù)專用載波通道，這些成本都是非常大的，正是由于這些經(jīng)濟(jì)方面的原因，導(dǎo)致目前無法大范圍的使用這項技術(shù)保護(hù)措施。若是能夠在不加設(shè)專用載波通道的情況下，就可以通過通信調(diào)度復(fù)用載波機(jī)傳送縱聯(lián)保護(hù)高頻信號，實現(xiàn)輸電線路的高頻保護(hù)，就能使得這項措施發(fā)揮更大的現(xiàn)實意義。

5 結(jié)束語

電力輸送過程中的雷擊現(xiàn)象是復(fù)雜的，目前可行的防雷技術(shù)措施也是相對的。降低雷害概率，減少雷擊線路輸電安全事故，需要廣大電力工程專業(yè)人員充分發(fā)揮技術(shù)才能，依靠科技創(chuàng)新，在實踐中不斷探索，積累經(jīng)驗，完善輸電線路的防雷設(shè)施，開發(fā)更有效的防雷措施。

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