淺談架空輸電線路的防雷

【摘 要】本文從理論上分析了架空輸電線路遭受雷擊的種類及故障特征，并制定出有效的防雷措施。

【關鍵詞】淺談；架空；輸電線路；防雷；措施

0.引言

架空輸電線路是電力網及電力系統的重要組成部分。架空輸電線路雷擊跳閘一直是困擾安全供電的一個難題，雷害事故幾乎占線路全部跳閘事故1/3或更多。我們必須對雷擊線路的危害進行分析，尋求更有效的線路防雷保護措施。

1.雷擊輸電線路故障的特征

（1）多相故障一般是由直擊引起。

（2）水平排列的中相或上三角排列的上相故障一般是由雷電反擊引起。

（3）檔中導地線之間雷擊放電（極為罕見的小概率事件）的，一般是雷電直擊、反擊引起。

（4）一次跳閘造成連續多桿塔閃絡的，有可能是雷電直擊、反擊引起。

（5）雷電繞擊一般只引起單相故障。

（6）導線上非線夾部位有燒融痕跡（有斑點或結瘤現象或導線雷擊斷股）的，一般是雷電繞擊引起.

（7）水平排列的中相或上三角排列的上相導線一般不可能雷電繞擊跳閘。

（8）水平或上三角排列的邊相或鼓形排列的中相有可能雷電繞擊。

（9）雷電繞擊電流與導線保護角和桿塔高度有關，當雷電流幅值較大時，繞擊的可能性較小。

2.架空輸電線路防雷的具體措施

目前，國內外尚無完全消除雷擊故障的有效辦法，一般是根據線路電壓等級、負荷性質、系統運行方式、雷電活動情況、地形地貌特點、土壤電阻率高低以及運行經驗，通過技術經濟比較綜合采用以下幾種防雷措施：

2.1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：

（1）分流作用，以減小流經桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位。

（2）通過對導線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓。

（3）對導線的屏蔽作用還可以降低導線上的感應過電壓。

2.2安裝避雷針

安裝避雷針也是架空輸電線路常用的一種防雷措施，但在實際應用中卻存在以下問題：

（1）由于避雷針而導致雷擊概率增大。

（2）保護范圍小。

（3）易引起反擊。

當雷電被吸引到針上，將有數千安的高頻電流通過避雷針及其接地引下線和接地裝置，此時針和引線的電壓很高，若針對被保護物之間的距離小于安全距離時，會由針及引下線向被保護物發生反擊，損壞被保護物。我國國標規定針距被保護物的空氣中距離≥5米，針距被保護物的接地裝置間的地中距離Sd≥3米，針對這一要求，微波塔和電視發射塔的各種天線上的避雷針是難以滿足規范的要求。

（4）電磁感應問題。

在強大的雷電流沿避雷針向下流入地中的過程中，會在周圍產生強大的電磁場，它會使微波通信、計算機等設備產生誤動。強大的電磁場，可以使金屬開口環或打包用鐵箍的接觸不良處發生放電，從而引燃引爆易燃易爆物。更常見的則是引起微電子設備 （通信設備，計算機設備等）的失靈與損壞。受雷擊的針及引線，在高頻雷電流作用下，將從接觸點至地面產生一個較高的接觸電壓。當雷電流流入大地擴散時，在入地點沿半徑各點形成不同的電位，若跨入該區域會產生很高的跨步電壓。在測避雷針不適用于對弱電設備的保護，更不易用于易燃易爆品的防雷保護。因它引來強大的雷電流在接地引線斷線卡處易產生火花，還會在附近的金屬開口環處產生火花，從而引起事故。

2.3加強線路絕緣

由于輸電線路個別地段需采用大跨越高桿塔（如：跨河桿塔），這就增加了桿塔落雷的機會。高塔落雷時塔頂電位高，感應過電壓大，而且受繞擊的概率也較大。為降低線路跳閘率，可在高桿塔上增加絕緣子串片數，加大大跨越檔導線與地線之間的距離，以加強線路絕緣。

2.4采用差絕緣方式

此措施適宜于中性點不接地或經消弧線圈接地的系統，并且導線為三角形排列的情況。所謂差絕緣，是指同一基桿塔上三相絕緣有差異，下面兩相較之最上面一相各增加一片絕緣子，當雷擊桿塔或上導線時，由于上導線絕緣相對較“弱”而先擊穿，雷電流經桿塔人地，避免了兩相閃絡。

2.5采用不平衡絕緣方式

在現代高壓線路上，同桿架設的雙回路線路日益增多，對此類線路在采用通常的防雷措施尚不能滿足要求時，可考慮采用不平衡絕緣方式來降低雙回路雷擊同時跳閘率，以保障線路的連續供電。不平衡絕緣的原則是使雙回路的絕緣子串片數有差異，這樣，雷擊時絕緣子串片數少的回路先閃絡，閃絡后的導線相當于地線，增加了對另一回路導線的耦合作用，提高了線路的耐雷水平使之不發生閃絡，保障了另一回路的連續供電。

2.6藕合地埋線

作用表現在以下幾個方面：

2.6.1降低接地電阻

《電力工程高壓送電線路設計手冊》指出：連續伸長接地線是沿線路在地中埋設1-2根接地線，并可與下一基塔的桿塔接地裝置相連，此時對工頻接地電阻值不作要求，國內外的運行經驗證明，它是降低高土壤電阻率地區桿塔接地電阻的有效措施之一。

2.6.2起一部分架空地線的作用

既有避雷線的分流作用，又有避雷線的藕合作用。據有的單位的運行經驗，在一個20基桿塔的易擊段埋設藕合地埋線后，10年中只發生一次雷擊故障，有文獻介紹可降低跳閘率40%，顯著提高線路耐雷水平。

2.7預放電棒與負角保護針

預放電棒的作用機理是減小導、地線間距，增大藕合系數，降低桿塔分流系數，加大導線、絕緣子串對地電容，改善電壓分布；負角保護針可看成裝在線路邊導線外側的避雷針，其目的是改善屏蔽，減小臨界擊距，預放電棒與負角保護針常一起裝設，具有制作、安裝和運行維護方便，以及價格便宜的特點。

2.8裝設消雷器

消雷器對接地電阻的要求不嚴，其保護范圍也遠比避雷針大。

2.9使用接地降阻劑

降阻劑使用后接地電阻隨時間的推移而下降，并且由于其PH值一般均在7.6-8.5之間，有的呈中性略偏堿，對接地體有鈍化保護作用，故基本無腐蝕現象。但是，使用較長時間表明接地降阻劑對接地體產生了嚴重的腐蝕。故在采用這一方法時應關注長期的效果，特別是對接地體的腐蝕問題。

2.10采用中性點非有效接地方式

這樣可使由雷擊引起的大多數單相接地故障能夠自動消除，不致引起相間短路和跳閘。而在二相或三相落雷時，由于先對地閃絡的一相相當于一條避雷線，增加了分流和對未閃絡相的耦合作用，使未閃絡相絕緣上的電壓下降，從而提高了線路的耐雷水平。因此，對35kV線路的鋼筋混凝土桿和鐵塔，必須做好接地措施。

3.結論 （下轉第233頁）

（上接第68頁）綜上所述，影響架空輸電線路雷擊跳閘率的因素很多，有一定的復雜性，解決線路的雷害問題，既要強調綜合防雷的思想，又要區分每種技術措施的針對性和有效性，還要進行各種技術措施的技術經濟比較，最后來決定準備采用某一種或幾種防雷改進措施。 [科]

【參考文獻】

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