輸電線路防雷技術(shù)應(yīng)用與探討

摘要：該文介紹了輸電線路雷擊故障的幾種情況，分析了雷擊故障的原因，結(jié)合近年來(lái)供電公司針對(duì)線路防雷采取的一些技術(shù)措施應(yīng)用情況進(jìn)行了探討。同時(shí)對(duì)下一步防雷技術(shù)應(yīng)用研究和完善提出了一些見(jiàn)解。

關(guān)鍵詞：輸電線路 雷擊 防雷 技術(shù)措施

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）01（b）-00-01

供電公司管轄電網(wǎng)擔(dān)負(fù)著整個(gè)大慶油田公司和煉化公司等單位的供電任務(wù)，一旦輸電線路發(fā)生故障導(dǎo)致非計(jì)劃停運(yùn)，所造成的損傷巨大。造成輸電線路非計(jì)劃停運(yùn)的原因有很多種，但雷擊故障歷年來(lái)都是重要原因之一。因此，有必要對(duì)輸電線路防雷技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究探討，防止或減少輸電線路遭受雷擊，確保油田電網(wǎng)安全運(yùn)行。

1 輸電線路遭受雷擊的幾種情況

雷擊，實(shí)際上就是雷云電荷向大地的突然渲泄，當(dāng)雷電作用于輸電線路上，將造成沖擊過(guò)電壓。因這種過(guò)電壓是由于大氣中的雷電作用引起的，故稱之為大氣過(guò)電壓。大氣過(guò)電壓可分為兩種，一種是雷電直擊于輸電線路為直擊雷過(guò)電壓，另外一種是雷電擊于輸電線路附近，由于電磁場(chǎng)的劇烈變化，在電力線路或電力設(shè)備上因感應(yīng)而形成的感應(yīng)雷過(guò)電壓。感應(yīng)過(guò)電壓的幅值通常不超過(guò)500 kV，因此只對(duì)35 kV及以下輸電線路的絕緣有危險(xiǎn)。而110 kV輸電線路絕緣的50%沖擊放電電壓u50%已經(jīng)達(dá)到700 kV，其本身已可承受感應(yīng)過(guò)電壓的作用，故公司管轄內(nèi)110 kV輸電線路發(fā)生雷害時(shí)一般為直擊雷過(guò)電壓。直擊雷過(guò)電壓通常發(fā)生于桿塔頂部、避雷線檔距中央、導(dǎo)線上。直擊雷過(guò)電壓按照雷擊線路的部位不同，又可分為反擊、繞擊雷電過(guò)電壓兩種情況。

1.1 反擊雷電過(guò)電壓

雷擊線路桿塔或避雷線時(shí)，雷電流通過(guò)雷擊點(diǎn)阻抗使得該點(diǎn)對(duì)地電位大大升高，當(dāng)雷擊點(diǎn)與導(dǎo)線之間的電位差超過(guò)線路絕緣的沖擊放電電壓時(shí)，會(huì)對(duì)導(dǎo)線發(fā)生閃絡(luò)，使導(dǎo)線出現(xiàn)過(guò)電壓，由于桿塔或避雷線的電位（絕對(duì)值）高于導(dǎo)線，因此稱之為反擊。

1.2 繞擊雷電過(guò)電壓

雷電直接擊中導(dǎo)線或繞過(guò)避雷線擊中導(dǎo)線，直接在導(dǎo)線上引起過(guò)電壓，這種形式的雷擊通常稱為繞擊。

2 目前油田電網(wǎng)防雷技術(shù)措施的應(yīng)用

2.1 全線架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線是輸電線路最基本的防雷措施，避雷線可降低輸電線路絕緣所承受的過(guò)電壓幅值。當(dāng)雷電直擊于輸電線路時(shí)，避雷線將雷電流引入大地，由于接地電阻值大小有所不同，因而在桿塔頂造成不同的電位[1]。35 kV輸電線路一般不在全線加裝避雷線，為了充分利用避雷線的防雷作用，大慶油田從1989年開(kāi)始對(duì)全部35 kV線路避雷線進(jìn)行補(bǔ)架。目前油田電網(wǎng)全部35 kV線路均采用全線架設(shè)避雷線方式，提高避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽效果，減小直擊率。局限性：具調(diào)查單避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角較大，所以單避雷線不能避免兩邊相受繞擊雷的危害。通過(guò)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以看出在桿塔類型和接地電阻值相同的條件下，雙避雷線的防雷效果要比單避雷線的效果好很多。

2.2 降低桿塔接地電阻

輸電線路的耐雷水平與輸電線路桿塔接地電阻密切相關(guān)，雷擊桿塔時(shí)，一部分雷電流通過(guò)避雷線流到相臨桿塔，另一部分雷電流經(jīng)桿塔流入大地，桿塔接地電阻呈暫態(tài)電阻特性，一般用沖擊接地電阻來(lái)表征。所以說(shuō)桿塔接地電阻越小，桿塔頂部電位越小。因此降低桿塔的接地電阻，可有效降低桿塔頂部電位，提高線路的耐雷水平[2]。供電公司在2007年開(kāi)始引進(jìn)具有防盜、防腐和降阻功能的長(zhǎng)效型非金屬石墨接地極，并針對(duì)高土壤電阻率和易被盜地區(qū)的線路桿塔進(jìn)行新型接地極更換維修。通過(guò)實(shí)際測(cè)試對(duì)比，在同土壤電阻率地區(qū)使用新型石墨接地極的接地電阻比傳統(tǒng)角鋼接地極和接地網(wǎng)小4～6 Ω，有效降低了桿塔的接地電阻。

2.3 安裝線路氧化鋅避雷器

線路氧化鋅避雷器分為無(wú)間隙串、串聯(lián)間隙型兩種，供電公司在1997年開(kāi)始推廣使用線路氧化鋅避雷器，目前掛網(wǎng)運(yùn)行各種線路氧化鋅避雷器639組，取得了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和良好的防雷效果。無(wú)串聯(lián)間隙型避雷器是直接與導(dǎo)線連接，利用氧化鋅電阻片的非線性特性保護(hù)絕緣子串，與帶串聯(lián)間隙型相比具有吸收沖擊能量可靠，無(wú)放電延時(shí)和無(wú)分散性的優(yōu)點(diǎn)。帶串聯(lián)間隙復(fù)合外套氧化鋅避雷器分為復(fù)合絕緣子固定間隙和純空間間隙兩種。帶串聯(lián)間隙復(fù)合外套氧化鋅避雷器不承受工頻電壓的作用，只在雷電過(guò)電壓作用下串聯(lián)間隙動(dòng)作后避雷器本體才處于工作狀態(tài)，因此電阻片荷電率較高，雷電沖擊殘壓降低，可靠性較高，運(yùn)行壽命長(zhǎng)。避雷器的局限性：因需要定期拆卸進(jìn)行試驗(yàn)，隨著數(shù)量增多，維護(hù)工作量越來(lái)越大?？偨Y(jié)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)氧化鋅避雷器保護(hù)范圍較小，只對(duì)本桿有較好的防雷效果。

3 油田電網(wǎng)防雷新技術(shù)和防雷改進(jìn)措施

3.1 采用不平衡絕緣方式防雷

（1）單回三角排列線路。采用差絕緣技術(shù)?！安罱^緣”技術(shù)是利用35 kV系統(tǒng)是小電流接地系統(tǒng)，允許短時(shí)間單相接地運(yùn)行的性能，讓三相絕緣子串中的某一相（以下稱“差異相”）絕緣子串?dāng)?shù)量少于另外兩相，構(gòu)成相間絕緣差異。在線路受到雷擊時(shí)，如果雷電強(qiáng)度超過(guò)線路耐雷水平，差異相會(huì)首先閃絡(luò)，引發(fā)單相接地。此時(shí)可以把閃絡(luò)相導(dǎo)線當(dāng)做一條避雷線，也就是說(shuō)雷擊瞬間，線路的避雷線和差異相導(dǎo)線都處于接地狀態(tài)，同時(shí)擁有兩條避雷線。據(jù)計(jì)算，采用差絕緣后線路的耐雷水平可提高24%[3]。

（2）單塔雙回線路?？紤]經(jīng)濟(jì)等條件影響，現(xiàn)在油田電網(wǎng)許多線路采取單塔雙回架線方式，但在遭受雷擊時(shí)容易發(fā)生單塔雙回線路同時(shí)跳閘情況。通過(guò)有關(guān)資料來(lái)看目前大多數(shù)地區(qū)在同桿并架雙回線路上采用不平衡絕緣方式防雷，亦即是一個(gè)回路采用正常絕緣，另一個(gè)回路適當(dāng)降低絕緣。這樣受雷擊時(shí)，絕緣子片數(shù)少的回路先閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當(dāng)于地線，增加了對(duì)另一回路導(dǎo)線的耦合作用，使其耐雷水平提高而不再發(fā)生閃絡(luò)，從而保證了線路繼續(xù)送電。

3.2 采用限流式先導(dǎo)放電避雷針及區(qū)域防雷

（1）限流式先導(dǎo)放電避雷針工作原理。限流避雷針能在雷云電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生提前先導(dǎo)通道，提高避雷針的虛擬高度，使雷電在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生閃擊時(shí)能準(zhǔn)確地?fù)粼诒芾揍樕希苊饬藗鹘y(tǒng)避雷針的“側(cè)擊”和“繞擊”現(xiàn)象；減弱了大電流入地出現(xiàn)的發(fā)髻和強(qiáng)電磁干擾產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電壓。

（2）應(yīng)用效果驗(yàn)證。今年供電公司在奔騰一次變出口附近安裝了15組限流式先導(dǎo)放電避雷針，我們通過(guò)雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)查看了大慶地區(qū)6月9日和25日兩天雷電活動(dòng)頻繁的雷電活動(dòng)記錄，發(fā)現(xiàn)矩陣防雷區(qū)域內(nèi)隨雷電活動(dòng)頻繁，但線路未發(fā)生跳閘。

4 結(jié)語(yǔ)

由于雷電活動(dòng)的隨機(jī)性、分散性和不可控性而使落雷地點(diǎn)和雷電參數(shù)等難以掌握，因而難以全面而科學(xué)地分析雷擊線路跳閘事故。在采取防雷改進(jìn)措施之前，要認(rèn)真調(diào)查分析，充分了解地理、氣象及線路運(yùn)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(jīng)濟(jì)效益及效果等，最后來(lái)決定準(zhǔn)備采用某一種或幾種防雷改進(jìn)措施。

參考文獻(xiàn)

[1]輸電線路故障分析與防治.國(guó)網(wǎng)武漢高壓研究院.

[2]姜永基，于盛林，王銳.輸電線路雷害事故分析及對(duì)策.線路運(yùn)行技術(shù).

[3]何興龍.加強(qiáng)輸電線路防雷工作的初步探討.線路運(yùn)行技術(shù).