送電線路運行中的防雷措施探討

摘 要：為了滿足社會經濟發展和人民生活水平的提高，對電力資源的需求日益加大。電力公司需要繼續擴大電網，整體規模會大大提高，但是科技的力量和相應的滯后性也逐漸暴露出來，如傳動系統的防御能力造成很多雷擊事故，不僅影響著電網的供電安全性，還會帶來巨大的損失，所以提高基于防雷技術的送電線路防御功能迫在眉睫。文章對送電線路運行中的防雷措施進行研究，為提高我國送電線路的可靠性做出貢獻。

關鍵詞：送電線路；防雷；措施

1 概述

隨著科技的發展，電力已成為最重要的資源之一，如何保證電力的供應對于國民經濟發展和人民生活水平的提高都有非常重要的意義。雷電如果擊中送電線路，則會導致線路跳閘或本體受損，影響持續供電，送電線路桿塔的接地裝置的良好可靠對送電線路的防雷至關重要，特別是對送電線路的耐雷水平影響較大。良好的接地裝置，不但可以減少由于雷電擊中送電線路而引起的跳閘次數，還可以有效保護變電站內電氣設備的安全運行，進一步保障電力系統持續、可靠供電。

2 雷電對送電線路破壞的原理

高壓送電線路故障的最大自然因素之一是雷電。眾所周知，雷電活動能產生熱電效應和磁場效應強度，會產生很強的機械損傷，在高壓送電線路暴露的荒野特別容易受到電磁輻射的影響，對我們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度性，變電站運行設備引線損壞感應敏感器件，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。

3 確定目標

我國電網的防雷系統主要是通過變電站和送電線路的核心外部防御組件構成的，一般包括送電線路設在相對開放的空間，并鋪設了長線，所以十分容易受到雷電。雖然我國已經采取了相應的防雷技術措施，但仍然存在由于雷擊造成的跳閘現象。通過實地考察發現，不合格接地裝置中有34基接地體良好無損傷及嚴重銹蝕情況，但考慮實際地質，其中有3基桿塔位于土壤層稀薄的巖石區段，施工難度大，降低接地電阻效果可能不明顯，因此，我們若能采取有效措施，解決其中31基桿塔接地電阻過高的問題，則接地裝置合格率將達到97.4%。

4 原因分析

針對輸電線路桿塔接地電阻不合格的問題運用頭腦風暴法進行分析，對造成這一結果的各種原因反復進行了討論，經匯總歸類，繪制了因果分析圖。如下圖。

5 要因確認

從人員方面看，護線宣傳有死角，同時人員未經測量培訓是原因之一，但堅持在巡線中做好宣傳工作，也積極組織班員參與培訓，因此兩項原因可予排除。

從設備方面看，接地體銹蝕及埋深不足會導致接地電阻值過大，但其占總不合格桿塔比率過小，不足以成為要因。

從方法上看，測量方法不正確、無運維制度可能會導致接地電阻值過大，但目前均采用卡鉗式接地電阻測試儀，方法簡單準確，班組運維制度到位，因此這也不是要因。

從環境上看，土壤稀薄甚至全是巖石會導致接地電阻值無法降低，但從此次所收集的數據中，其占比例較小，因此這也是非要因。

從材料上看，垂直接地體一般采用角鋼、鋼管；水平接地體一般采用扁鋼、圓鋼。圓鋼直徑不小于10毫米；角（扁）鋼截面積不小于100平方毫米，其厚度不小于4毫米；鋼管壁厚不小于3.5毫米。現行接地體的圓鋼、角鐵、扁鋼以及鋼管等材料的截面積較小，在土壤電阻率不良的情況下，將直接影響接地裝置的流散效果。因此這是導致接地電阻值過大的直接原因。

6 送電線路運行中的防雷措施

找出要因后，初步計劃采取以下兩種方法處理接地體截面積不足的問題：（1）采用延長接地體的方法；（2）實用接地降阻模塊。

6.1 對策優化

延長接地線能起到較好降低工頻接地電阻的作用，但會大大增加工作土石方開挖量，還會增加各種經濟作物和農作物的賠償費用，也同時增大了被沖刷以及被偷盜的潛在危險性；輸電線路桿塔地阻高的區域多處山區，施工難度大。在遭受雷擊時，因接地線過長會有較大的附加電感值，雷電過電壓的暫態分量L.=di/dt會加在塔體電位上，使塔頂電位大大提高，更容易造成塔體與絕緣子串的閃絡，反而使線路的耐雷水平下降。

而接地模塊的主要原材料是石墨粉，石墨幾乎不受外界因素的影響，所以接地模塊的接地電阻值能夠在相當長的時間內保持不變。石墨本身的電阻率很低（高純度石墨的電阻率小于1歐姆·米），添加的金屬氧化物可使模塊具有更好的雷電流導通性能。其在可操作性及實用效果方面均優于延長接地線。

6.2 對策實施情況

現場安裝時采用的是集中接地方式。實施情況如表1所示。

6.3 效益分析

6.3.1 安全效益

接地裝置的良好與否是輸電線路防雷水平評估的重要指標，對電網的安全穩定運行有著重要意義。桿塔接地電阻高（接地裝置不良），輸電線路因雷擊跳閘的概率也隨之增加，桿塔接地電阻的降低，輸電線路受到雷擊的可能性大大降低，輸電線路因雷擊跳閘引起的線路停電和設備受損等經濟損失也隨之有效減少，提高了輸電線路的運行穩定性，保證了電網供電的可靠性，其間接經濟效益不可估量。

6.3.2 社會效益

由于桿塔接地電阻降低，輸電線路受到雷擊的可能性大大降低，輸電線路因雷擊線路停電的概率大大降低，保障了線路的穩定運行，提高了公司供電可靠性，從而提高了全社會的用電水平，提高了社會對國網品牌的認同度，取得了良好的社會效益。

6.4 鞏固措施

納入規范管理：送電工區在《架空輸電線路定期巡視維護作業指導書》中對防雷設施的檢查與維護提出了明確的要求。

進一步完善接地電阻測量臺帳，做好定期的接地電阻復測及接地體檢查工作，超前做好防雷準備工作。

2011年8月，在接地模塊安裝3個月后，對安裝接地模塊的接地電阻再次進行了復測，安裝接地模塊的輸電桿塔運行良好，接地電阻滿足運行要求，無明顯變化情況，性能穩定。

7 結束語

雷電現象會產生嚴重的熱磁效應和強機械的破壞力，被廣泛應用于電力調度系統的高度集成化電子設備遭受雷擊后，由于電子設備具有非常敏感的反應會產生電磁波的超負荷力。介電強度降低與感應電子設備被破壞，就會使得傳輸設備保護系統強制傳輸設備跳閘。自然原因已成為導致送電線路故障的主要因素，所以在傳輸線帶保護技術和策略具有重要的現實意義。雖然實施后接地電阻下降明顯，防雷效果顯著，但是，部分桿塔處于巖石地段，接地體改造施工困難，對此，下一步需優化防雷方案，從增加新型防雷設備及手段，進行進一步研究，從而進一步提高輸電線路線路的運行可靠性！

參考文獻

[1]崔征.北京地區送電線路防雷技術探討[D].北京：北京大學，2013.

[2]魏飛翔，馬驍旭，王國勝.三峽地區送電線路防雷措施探討[J].廣東電力，2014，01：61-67.

[3]阮羚，谷山強，李曉嵐，等.鄂西三峽地區220kV線路防雷技術與策略[J].高電壓技術，2012，01：157-166.