淺議輸電線路防雷保護(hù)

馮學(xué)興　步會(huì)慶　馮超　郭亮

摘 要：輸電線路布較廣，縱橫交錯(cuò)，穿山越嶺，遇到的地理?xiàng)l件和氣象條件各不相同，有些處于地形氣象條件復(fù)雜的山區(qū)，容易遭受雷擊，線路運(yùn)行的總跳閘次數(shù)中，由雷擊引起的跳閘占40%～60%。因此做好輸電線路防雷措施是保證電力系統(tǒng)供電可靠性的重要環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：輸電線路 雷擊 防雷措施

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（c）-0122-01

1 輸電線路雷害現(xiàn)狀

筆者所在公司輸電線路基本情況：截止2012年12月底，在運(yùn)行35 kV及以上電壓等級(jí)架空線路共計(jì)47回，長度404.678 km，其中110 kV線路16回長度182.634 km，35 kV線31回長度222.134 km。

近幾年雷擊情況；2012年造成輸電線路跳閘原因依次是：外力破壞3次，占故障總數(shù)23%：雷擊9次，占故障總數(shù)69.2%：2011年雷擊故障7次，2012年雷擊故障9次，同比增加2次，增加28.5%：雷擊故障是線路跳閘主要原因，2012年雷擊斷線2次，雷擊重合不成功4次，雷擊重合成功5次。2012年線路跳閘大部分是雷擊造成的：其他原因1次，占故障總數(shù)7.8%。從線路故障統(tǒng)計(jì)情況看，輸電線路雷擊是造成跳閘的主要原因，線路防雷工作成為線路運(yùn)行重要工作。

2 雷擊形式、雷擊跳閘條件及雷區(qū)劃分

（1）雷擊線路的形式：線路遭受雷擊的形式分直擊雷和感應(yīng)雷兩種。直擊雷是帶電的雷云接近線路時(shí)，雷電流沿空中通道注入雷擊點(diǎn)在避雷線、桿塔頂端或?qū)Ь€，以波的形式前進(jìn)引起直擊雷過電壓。感應(yīng)雷是雷擊于線路附近地面時(shí)對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生靜電感應(yīng)，在導(dǎo)線上積累大量束縛正電荷，當(dāng)雷擊大地后，導(dǎo)線上束縛電荷變成自由電荷在導(dǎo)線流動(dòng)。由于放電速度快，所以導(dǎo)線中電流很大。實(shí)測(cè)證明，感應(yīng)雷過電壓幅值可達(dá)300～400 kV足以使60～80 cm空氣間隙擊穿，可使3個(gè)X-4.5型懸式絕緣子串閃絡(luò)。

（2）路雷擊跳閘的條件有兩個(gè)：一是雷電流必須超過線路的耐雷水平，引起線路絕緣子串發(fā)生沖擊閃絡(luò)，由于雷電流作用時(shí)間只有幾十微秒，斷路器來不及動(dòng)作也不會(huì)引起跳閘；二是沖擊閃絡(luò)后，沿閃絡(luò)通道通過的工頻短路電流，形成電弧穩(wěn)定燃燒，這個(gè)時(shí)間若超過保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，將形成斷路器的跳閘。

（3）雷電易擊點(diǎn)和多雷區(qū)的劃分：因輸電線路雷擊跳閘具有明顯的季節(jié)性特點(diǎn)，春夏較多，秋冬較少。雷電易擊點(diǎn)和多雷區(qū)：半山區(qū)、丘陵區(qū)、大跨越桿塔、土壤電阻率有突變的地方、突出的山頂和山坡的向陽坡。

3 防雷設(shè)計(jì)目的

輸電線路防雷設(shè)計(jì)的目的，是提高線路的耐雷性能，降低雷擊跳閘率。輸電線路雷害事故主要是雷擊桿塔或避雷線造成的反擊事故，感應(yīng)雷過電壓對(duì)線路構(gòu)成的危害較小，在一些特殊地段還易發(fā)生繞擊事故，結(jié)合輸電線路雷電活動(dòng)規(guī)律、地理?xiàng)l件、氣象條件采取針對(duì)性的防雷措施，綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面考慮，線路防雷可從四個(gè)方面進(jìn)行：可采用避雷線避雷針，有條件的可將架空線路改為地下電纜；桿塔和避雷針受雷擊后不能使絕緣子發(fā)生閃絡(luò)、擊穿，為此應(yīng)改善避雷線及接地引下線接地，應(yīng)采用加強(qiáng)線路絕緣，如采用復(fù)合絕緣子；絕緣子受到?jīng)_擊，發(fā)生閃絡(luò)也不能轉(zhuǎn)變?yōu)閮上喽搪饭收希荒軐?dǎo)致線路跳閘，系統(tǒng)可采用中性點(diǎn)非直接接地方式；可采用主動(dòng)重合閘，現(xiàn)條件大多采用雙回線路環(huán)網(wǎng)供電，備自投裝置。

4 目前廣泛采用的輸電線路防雷保護(hù)方式有以下幾點(diǎn)

（1）加裝避雷線和降低桿塔接地電阻。（2）采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，在雷電活動(dòng)較強(qiáng)丘陵地區(qū)，為了減小雷擊引起多相事故，也可考慮系統(tǒng)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。（3）加強(qiáng)線路絕緣，加強(qiáng)線路絕緣可直接降低建弧率，對(duì)降低跳閘率是有利的，對(duì)于新建線路要追加基建投資，已建成線路受到線路桿塔結(jié)構(gòu)限制不能改動(dòng)，因此在滿足線路正常運(yùn)行和過電壓要求前提下，只能在有限范圍內(nèi)加強(qiáng)絕緣。（4）變電站進(jìn)線段保護(hù)。一般將變電站進(jìn)口2 km長一段線路稱為進(jìn)線段，進(jìn)行進(jìn)線段裝設(shè)避雷線，保護(hù)角不超20°，減小進(jìn)線段發(fā)生繞擊機(jī)會(huì)。（5）線路互相交叉跨越時(shí)的保護(hù)措施：輸電線路相互交叉跨越時(shí)，為保證雷擊交叉檔不導(dǎo)致交叉點(diǎn)發(fā)生閃絡(luò)，交叉線路導(dǎo)線間垂直距離應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。同桿架設(shè)線路，采用異相序、反相序送電的方式，減少輸電線路受雷擊的幾率。（6）大擋距和特除桿塔保護(hù)：高桿塔由于本身高，易遭受雷擊，且自身電感大，雷擊放電時(shí)塔頂電位較高，易使絕緣閃絡(luò)。所以避雷線保護(hù)角不應(yīng)大于20°，接地電阻（電阻率2000歐米以上）不宜超過20歐，對(duì)大跨越段，應(yīng)增加裝設(shè)避雷線。（7）裝設(shè)線路自動(dòng)重合閘裝置：線路絕緣子在雷擊閃絡(luò)后，一般都能在線路跳閘后自動(dòng)恢復(fù)絕緣性能（復(fù)合絕緣子恢復(fù)性能最好），自動(dòng)重合閘成功率可達(dá)75%～95%，在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)：絕大多數(shù)雷害是單相閃絡(luò)，采用自動(dòng)重合閘，可以減小斷路器檢修工作量，并提高供電可靠性。

5 實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

輸電線路接地裝置主要是泄導(dǎo)雷電流，降低塔頂電位，保護(hù)線路絕緣不致于擊穿閃絡(luò)。接地裝置包括接地體和引下線兩部分，它應(yīng)該是一個(gè)自上而下的系統(tǒng)，包括避雷線、連接金具、桿塔、接地體。在實(shí)際工作中我們往往只注重接地體接地電阻的大小，而忽略了各連接點(diǎn)的接觸電阻，筆者所在單位部分線路架設(shè)年份久遠(yuǎn)，避雷線及連接金具修飾嚴(yán)重，導(dǎo)致連接點(diǎn)接觸電阻增大，線路一旦遭受雷擊，雷電流不能快速的導(dǎo)入大地，造成線路跳閘斷線。對(duì)于易遭受雷擊地段的線路我們要及時(shí)更換銹蝕的避雷線和金具，改進(jìn)連接方式確保通道暢通。

在查看雷擊現(xiàn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)注意區(qū)分雷擊故障是由于什么類型的雷擊。要根據(jù)具體情況和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)去分析，防止原因不明錯(cuò)誤的去采取防范措施比如線路遭受雷擊由繞擊引起，卻錯(cuò)誤的降低接地電阻，浪費(fèi)了人力物力，效果卻不理想。

總而言之，輸電線路防雷工作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要多部門配合共同完成。線路運(yùn)行管理部門要做好線路防雷第一手資料的收集整理，設(shè)計(jì)部門要根據(jù)具體情況制定切實(shí)可行的防雷措施，相關(guān)職能部門要做好協(xié)調(diào)工作，加大資金和科技投入，多部門聯(lián)動(dòng)共同做好輸電線路防雷工作，確保線路安全運(yùn)行。