高壓輸電線路絕緣配置與防雷探究

江流峰

(廣東電網(wǎng)公司河源供電局，廣東 河源 517000)

高壓輸電線路絕緣配置與防雷探究

江流峰

(廣東電網(wǎng)公司河源供電局，廣東 河源 517000)

詳細(xì)介紹了高壓輸電線路遭受雷擊的主要形式、特點(diǎn)及主要原因，對(duì)高壓輸電線路的絕緣配置進(jìn)行了分析，從高壓輸電線路防雷性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，提出了從安裝線路避雷器、設(shè)置避雷線、接地電阻保護(hù)及雷電屏蔽技術(shù)等幾個(gè)方面做好防雷保護(hù)措施，對(duì)高壓輸電線路安全運(yùn)行管理工作的開(kāi)展有良好的借鑒意義。

高壓輸電線路；絕緣配置；防雷保護(hù)

0 引言

高壓輸電線路跳閘絕大部分都是由雷擊造成的，其對(duì)電力的快速傳輸帶來(lái)了巨大影響。為了保障人民的用電供給，就必然需要加強(qiáng)對(duì)高壓輸電線路防雷的重視力度。對(duì)高壓輸電線路進(jìn)行絕緣配置和防雷保護(hù)，不僅可以減少高壓輸電線路的檢修費(fèi)用，而且能夠有效地防止雷電波通過(guò)高壓輸電線路對(duì)變電站和發(fā)電廠產(chǎn)生不利影響，避免發(fā)生大規(guī)模的停電事故。

1 高壓輸電線路遭受雷擊的主要情況分析

1.1 高壓輸電線路發(fā)生雷擊故障的主要形式

一般高壓輸電線路遭受雷擊的形式主要有2種，一種是感應(yīng)雷過(guò)電壓，就是指在高壓輸電線路附近范圍內(nèi)發(fā)生了雷擊，由于高壓輸電線路的電磁感應(yīng)效應(yīng)產(chǎn)生了電壓，這種雷擊過(guò)電壓形式很常見(jiàn)，對(duì)線路的威脅不大；第二種是直擊雷過(guò)電壓，就是指雷擊直接發(fā)生在高壓輸電線路的導(dǎo)線、避雷線或者桿塔上產(chǎn)生的過(guò)電壓。一般容易發(fā)生雷擊事故的高壓輸電線路大多都是鋪設(shè)在山區(qū)的風(fēng)口、順風(fēng)的河谷、峽谷以及氣候潮濕的山丘盆地等等。

1.2 高壓輸電線路遭受雷擊的特點(diǎn)及主要原因

高壓輸電線路發(fā)生雷擊問(wèn)題是有一定規(guī)律的，一般在土壤電阻率較高的地方雷電活動(dòng)較弱，不易發(fā)生雷擊問(wèn)題；另外，高壓線路鋪設(shè)過(guò)程中，距離地面越遠(yuǎn)遭受雷擊的幾率就越大，鋪設(shè)長(zhǎng)度越長(zhǎng)遭受雷擊的幾率也越大。

高壓輸電線路遭受雷擊的實(shí)際原因一般有以下4種：(1) 線路中的絕緣材質(zhì)性能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，可能是線路自身材質(zhì)的絕緣強(qiáng)度不足或使用時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致絕緣性能降低。(2) 避雷線的設(shè)置不恰當(dāng)，在避雷線設(shè)置過(guò)程中未采用最合適的設(shè)計(jì)方案，導(dǎo)致了避雷線不能在保護(hù)范圍內(nèi)積極地保障高壓輸電線路的安全，甚至給高壓輸電線路帶來(lái)雷擊。(3) 高壓輸電線路鋪設(shè)過(guò)程中避雷線的接地不良或者是避雷線和導(dǎo)線之間的距離過(guò)小，都會(huì)導(dǎo)致高壓輸電線路自身的防雷性能減弱，增加發(fā)生雷擊事故的幾率。(4) 高壓輸電線路的防雷措施不到位，沒(méi)有實(shí)行有效的保護(hù)措施。

2 高壓輸電線路的絕緣配置

在高壓輸電線路中，隨著電壓等級(jí)的不斷提升，線路的絕緣配置也面臨著更加艱巨的挑戰(zhàn)。首先在線路中的絕緣配置中，主要使用瓷絕緣子、有機(jī)復(fù)合絕緣子以及玻璃絕緣子。在實(shí)際鋪設(shè)過(guò)程中，由于高壓輸電線路大跨越高桿塔地段、塔頂位置較高、落雷幾率變大以及繞擊電流最大幅值增大等因素，雷擊發(fā)生率會(huì)增加，導(dǎo)致高壓輸電線路跳閘率增加。為了減少跳閘現(xiàn)象的發(fā)生，可以在塔頂上面通過(guò)增加絕緣子串?dāng)?shù)來(lái)加大地線之間的距離，加強(qiáng)線路的絕緣性，從而減少雷擊事故。

絕緣配置除了使用絕緣材料來(lái)防雷，還可以通過(guò)空氣介質(zhì)提高耐雷水平?？諝忾g隙的絕緣保護(hù)特性在絕緣配置的研究中也占據(jù)著重要地位，但目前對(duì)空氣介質(zhì)絕緣器材的研究仍在發(fā)展中，考慮到實(shí)際資金問(wèn)題，有待進(jìn)一步深入探討。

3 高壓輸電線路的防雷保護(hù)措施

3.1 評(píng)價(jià)高壓輸電線路的防雷性能是否合格的標(biāo)準(zhǔn)

想要鑒定某高壓輸電線路的防雷性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)，需要通過(guò)2種指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)，分別是耐雷水平和雷擊跳閘率。耐雷水平測(cè)試的是高壓輸電線路在遇到雷擊的時(shí)候，是否依舊能夠保持供電水平等的指標(biāo)。雷擊跳閘率則是計(jì)算某一段高壓輸電線路在某一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生雷擊跳閘事故的次數(shù)，通過(guò)次數(shù)來(lái)分析跳閘率的指標(biāo)。這2個(gè)指標(biāo)是互相聯(lián)系的，耐雷水平帶動(dòng)跳閘率的變動(dòng)，高壓輸電線路耐雷水平的升高標(biāo)志著其跳閘率的降低。

3.2 高壓輸電線路防雷措施

3.2.1 安裝線路避雷器

安裝線路避雷器在防雷措施中較為常見(jiàn)。其能夠在線路遭受雷擊時(shí)，將雷電流通過(guò)避雷器導(dǎo)入地下或者附近的桿塔，阻止雷電流集中在某一段線路中，而使雷電流被較大范圍的場(chǎng)所吸收。一般在雷電流超過(guò)線路的安全閾值時(shí)，避雷器就會(huì)工作，將這些雷電流進(jìn)行分流，使其中一大部分雷電流過(guò)渡到相鄰的桿塔上，從而降低本桿塔的電壓。另外，雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用，將分別在導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量，間接地導(dǎo)致了導(dǎo)線電位的升高，也就降低了導(dǎo)線和塔頂之間的電位差，降低了跳閘發(fā)生率。

3.2.2 避雷線的設(shè)置

設(shè)置避雷線是在鋪設(shè)高壓輸電線路時(shí)最基礎(chǔ)的防雷保護(hù)措施。避雷線的設(shè)置不僅可以降低保護(hù)范圍內(nèi)高壓輸電線路遭受雷擊的幾率，還可以有效地降低塔頂?shù)碾妷?，從而降低塔頂和?dǎo)線之間的電位差，也就減少了絕緣子串的閃絡(luò)次數(shù)；導(dǎo)線的感應(yīng)過(guò)電壓也得到降低，對(duì)導(dǎo)線起到了屏蔽作用。通過(guò)實(shí)際情況分析可知，架設(shè)避雷線是最基礎(chǔ)最有效的防雷措施之一，并且隨著高壓輸電線路的等級(jí)提高，避雷線的作用也會(huì)更加明顯。

3.2.3 接地電阻的保護(hù)

一般在鋪設(shè)高壓輸電線路過(guò)程中會(huì)使用全雙地線，或者是一根地線和一條光纜，這樣會(huì)對(duì)輸電線路起到一定的防雷保護(hù)作用，因此線路接地電阻的存在影響線路的防雷水平。所以需要確認(rèn)桿塔和接地引線之間的銜接是否優(yōu)良，定時(shí)測(cè)量接地引線的適應(yīng)情況，及時(shí)作出反饋。一旦接地電阻過(guò)大，假設(shè)此時(shí)高壓輸電線路遭受了雷擊，則塔頂?shù)碾娢粫?huì)被拉高，塔頂與導(dǎo)線之間的電位差就會(huì)明顯增加，導(dǎo)致絕緣子串的閃絡(luò)頻率增高，從而引起跳閘故障。如果接地電阻正常，則高壓輸電線路在遭受雷擊時(shí)就會(huì)將雷電流導(dǎo)入地下土壤，使電流得以疏散，保障了高壓輸電線路的安全運(yùn)行。因此，確保合適的接地電阻至關(guān)重要，降低接地電阻就是增強(qiáng)線路的防雷能力。

接地電阻影響電阻率，但電阻率不僅僅受接地電阻影響，還與周?chē)h(huán)境有關(guān)。因此，在輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)就需要做好實(shí)地調(diào)查，避開(kāi)有高山和石頭較多的地方。但是根據(jù)我國(guó)實(shí)際地理環(huán)境，有些時(shí)候很難避開(kāi)這些電阻率高的環(huán)境，那就需要做到，在此處鋪設(shè)高壓輸電線路時(shí)，需采用深埋、增加垂直地極等措施來(lái)降低接地電阻率。

3.2.4 加強(qiáng)對(duì)雷電屏蔽技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)

加強(qiáng)高壓輸電線路的防雷水平也需要從外部對(duì)雷擊進(jìn)行防范，我國(guó)目前很多雷擊跳閘事故都是由于繞擊造成的，因此可以在高壓線塔頂設(shè)置單根避雷針，在高壓輸電線路自身有限的防繞擊環(huán)境下，通過(guò)避雷針將防繞擊轉(zhuǎn)換為防反擊，這樣就可以有效地起到防雷效果；在輸電線路和大地之間可以鋪設(shè)負(fù)角保護(hù)和預(yù)防電棒，以降低高壓輸電線路的繞擊率，增強(qiáng)線路的防雷水平，結(jié)合相應(yīng)的經(jīng)費(fèi)問(wèn)題，可以不用全線配置，僅在一些易發(fā)生雷擊的桿塔和地段配置即可。

4 結(jié)語(yǔ)

電力的發(fā)展關(guān)乎經(jīng)濟(jì)發(fā)展和百姓的起居生活，在電力發(fā)展中，高壓輸電屬于重點(diǎn)環(huán)節(jié)，它是目前電力發(fā)展領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，因此對(duì)高壓輸電線路的保護(hù)顯得至關(guān)重要。在高壓輸電線路的故障中，雷擊跳閘占據(jù)主要部分，所以必須做好防雷措施。在防雷工作中，要積極采取科學(xué)、有效、經(jīng)濟(jì)的方法制約雷擊跳閘事故的發(fā)生，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況科學(xué)分析、制定方案，不能盲目架設(shè)線路。一旦雷擊導(dǎo)致大面積停電，就會(huì)影響居民的生活和利益，對(duì)國(guó)家的發(fā)展也會(huì)帶來(lái)不利影響。本文根據(jù)目前高壓輸電線路的局勢(shì)提出了一些個(gè)人見(jiàn)解，權(quán)當(dāng)拋磚引玉，希望能夠給相關(guān)技術(shù)人員提供參考。

[1] 姜德華，高翔.輸電線路防雷改進(jìn)措施的研究[A].2007云南電力技術(shù)論壇論文集[C]，2007

[2] 梁榮振.高壓輸電線路的防雷保護(hù)及其絕緣配合探討[J].機(jī)電信息，2011(9)

2014-09-04

江流峰(1986—)，男，廣東河源人，助理工程師，研究方向：輸電線路運(yùn)行。