淺析送電線路運行中的防雷措施

黃英豪

【摘 要】隨著國民經濟的發展與電力需求的不斷增長，電力生產的安全問題也越來越突出。對于送電線路來講，雷擊跳閘一直是影響高壓送電線路供電可靠性的重要因素。雷害事故幾乎占線路全部跳閘事故1/3或更多。因此，尋求更有效的線路防雷保護措施迫在眉睫.

【關鍵詞】送電線路；雷擊跳閘；防雷措施

1 雷電對送電線路破壞的原理

眾所周知，雷電活動能產生熱電效應和磁場效應，會產生很強的機械損傷，高壓送電線路暴露的荒野特別容易受到電磁輻射的影響，對高壓線路而言造成了很大危害。當前電子設備集成的電壓非常高，它們被廣泛應用于電力系統的運行中。高度集成的電子設備受雷電電磁脈沖是非常敏感的。當送電線路雷擊過后，電磁波會超載，由于集成電路的高靈敏性，變電站運行設備引起損壞感應敏感器件，這就會使電源監控系統保護設備產生跳閘，送電設備就會造成錯誤操作。對現在變電站送電網絡產生巨大破壞。送電線路被雷擊也被稱為大氣的過壓，分為直接雷擊過壓和雷電感應過壓兩種類型。其原因是當放電雷電產生過壓時，以放電線桿為載體，引線絕緣被擊穿。通過建立雷電放電通道，異構電荷引起的電荷和地球交換引起的電荷在云中，所以它被雷電擊中接地的裝置還是完好的。當送電線路雷電感應電壓達到400kV，絕緣電壓值在35kV以下會造成很大的威脅，雷電對110kV及以上的線路絕緣并沒有多大的威脅。

2送電線路防雷的必要性

2.1送電線路防雷現狀

目前輸電線路本身的防雷措施主要依靠架設在桿塔頂端的架空地線，其運行維護工作中主要是對桿塔接地電阻的檢測及改造。由于其防雷措施的單一性，無法達到防雷要求。而推行的安裝耦合地線、增強線路絕緣水平的防雷措施，受到一定的條件限制而無法得到有效實施。因此研究不受條件限制的線路防雷措施就顯得十分重要。

2.2雷擊送電線路跳閘原因

高壓送電線路遭受雷擊的事故主要與四個因素有關：線路絕緣子的50%放電電壓；有無架空地線；雷電流強度；桿塔的接地電阻。高壓送電線路各種防雷措施都有其針對性，因此，我們選擇防雷措施首先要明確高壓送電線路遭雷擊跳閘原因。

高壓送電線路繞擊成因分析。根據高壓送電線路的運行經驗、現場實測和模擬試驗均證明，雷電繞擊率與避雷線對邊導線的保護角、桿塔高度以及高壓送電線路經過的地形、地貌和地質條件有關。

高壓送電線路反擊成因分析。雷擊桿、塔頂部或避雷線時，雷電電流流過塔體和接地體，使桿塔電位升高，同時在相導線上產生感應過電壓。如果升高塔體電位和相導線感應過電壓合成的電位差超過高壓送電線路絕緣閃絡電壓值，導線與桿塔之間就會發生閃絡，這種閃絡就是反擊閃絡。

理論分析可以得出，降低桿塔接地電阻、提高耦合系數、減小分流系數、加強高壓送電線路絕緣都可以提高高壓送電線路的耐雷水平。在實際實施中，我們著重考慮降低桿塔接地電阻和提高耦合系數的方法作為提高線路耐雷水平的主要手段。

3送電線路運行中的防雷措施

3.1 合理選擇輸電線路絕緣配合

在輸電線路中，絕緣配合應對電氣設備在系統中能夠承受的電壓、設備絕緣的耐受特性以及保護裝置特性進行綜合的考慮，正確、合理的確定設備絕緣水平，使設備的造價和維修費用以及由于絕緣引起事故的損失，能夠在運行上和經濟上達到總體效益的最高目的。

對絕緣子串的片數選擇：要有足夠的機電破壞強度；要有一定電氣絕緣強度；因為在正常電壓的作用下，絕緣子表面會出現一定的污穢，可能會導致絕緣子表面發生污閃。同時，絕緣子串要能夠經受過電壓的作用；在防污閃的要求外，選擇絕緣子時應取決于絕緣子的損壞率；在滿足特定設計要求前提下，0～2級的污穢區域應采用玻璃絕緣子或優質瓷質絕緣子，而3～4級污穢地區需采用復合絕緣子。而塔頭絕緣的選擇，應取決于絕緣子串和空氣間隙的放電電壓，并和大氣狀態有密切的關系。這主要是因為空氣濕度、密度對電壓的影響所產生的，外絕緣放電電壓會隨著空氣的濕度、密度增加而升高。當濕度在80%以上時，絕緣表面會發生閃絡現象。

3.2 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，同時還具有以下作用：分流作用，以減小流經桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位；通過對導線的藕合作用可以減小線路絕緣子的電壓；對導線的屏蔽作用還可以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（一般不超過線路的總造價的10%）。因此規程規定，220kV及以上電壓等級的輸電線路應全線架設避雷線，110kV線路一般也應全線架設避雷線。

3.3 安裝線路避雷器

運用高壓送電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導線電位差超過避雷器的動作電壓時，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發生閃絡。我們在雷擊跳閘較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器。

線路避雷器一般有兩種：一種是無間隙型；避雷器與導線直接連接，它是電站型避雷器的延續，具有吸收沖擊能量可靠，無放電時延、串聯間隙在正常運行電壓和操作電壓下不動作，避雷器本體完全處于不帶電狀態，排除電氣老化問題；串聯間隙的下電極與上電極呈垂直布置，放電特性穩定且分散性小等優點；另一種是帶串聯間隙型，避雷器與導線通過空氣間隙來連接，只有在雷電流作用時才承受工頻電壓的作用，具有可靠性高、運行壽命長等優點。一般常用的是帶串聯間隙型，由于其間隙的隔離作用，避雷器本體部分基本上不承擔系統運行電壓，不必考慮長期運行電壓下的老化問題，且本體部分的故障不會對線路的正常運行造成隱患。

3.4 降低桿塔的電阻

桿塔接地電阻會因為下述原因而出現波動。一是接地體被腐蝕，尤其近海濕地，酸堿性土壤當中，常有吸氧腐蝕或者電化學腐蝕，容易出現腐蝕的地方是接地線的地面與空氣接觸部分，以及接地引線與接地體之間的連接處。另一種是外力破壞而導致桿塔的接地引線出現破壞。高壓送電線路的防雷水平是和接地電阻存在反比情況，因此在基建施工過程中要根據桿塔所在地的土壤電阻率來降低接地電阻，這也是改進高壓送電線路防雷的重要措施。在對高壓送電線路當中的接地電阻進行嚴格的測試的基礎上，同時測試土壤的電阻率，然后對那些檢測不夠合格的接地裝置要進一步開挖檢查，重新敷設桿塔接地線系統，并嚴格按工藝完成焊接工作。最后是對那些已經爛斷或者丟失接地引線的接地端子，重新進行焊接和測試，從而保證其防雷效果。

3.5 加強雷電監測

對于雷電定位系統的運用，使得在送電線路遭受雷擊時，故障地點能夠更好的被確定，從而幫助維修人員，更快更好的解決問題，同時也大大減少了檢修人員的工作力度和時間。對于確保及時恢復供電，使送電線路可靠的運行，起到了保證作用。同時也對于雷電事故的分析，雷電活動規律、特點和其他的參數，提供了有力的數據。為送電線路防雷工作的開展起到了良好的開端與保證。

4 結語

綜上所述，為防止和減少雷害故障，設計中我們要全面考慮高壓送電線路經過地區雷電活動強弱程度、地形地貌特點和土壤電阻率的高低等情況，還要結合原有高壓送電線路運行經驗以及系統運行方式等，通過比較選取合理的防雷設計，提高高壓送電線路的耐雷水平。雷電活動是一個復雜的自然現象，需要電力系統內各個部門的通力合作，才能盡量減少雷害的發生，將雷害帶來的損失降低到最低限度。

參考文獻：

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（作者單位：國網青海省電力公司海北供電公司）