淺談輸電線路雷擊跳閘故障及對策

陳東武

【摘 要】輸電線路是電能輸送過程中不可或缺的重要紐帶，是保障電力系統穩定運行的重要保證。隨著電力事業的不斷發展，雷擊引起的輸電線路跳閘故障日益增多，嚴重影響了日常的生產生活與電網的安全運行。本文深入分析了輸電線路雷擊故障原因，并對防雷措施展開了探討，對電網安全穩定運行具有重要意義。

【關鍵詞】輸電線路 雷擊 防雷 設計

1 引言

高空中的雷云在起電、移動和先導放電的過程中經常會形成一個斷開的回路，如此一來將會和架設在高空中的輸電線路產生靜電感應。當高空中的雷云對大地放電時，輸電線路中將會產生大量的自由電荷以沖擊波的形式向兩端移動，從而造成雷擊故障。隨著電力事業的不斷發展，雷擊引起的輸電線路跳閘故障日益增多，嚴重影響了日常的生產生活與電網的安全運行。因此，深入分析輸電線路雷擊故障及防雷措施具有十分重要的意義。

2 輸電線路雷擊故障類型

根據輸電線路遭受雷擊的閃絡形式不同，可以將輸電線路雷擊故障大致分為直擊故障和繞擊故障兩種類型。其中直擊故障指的是當高空中的雷電直擊到塔頂或者避雷線時，來自空中的雷電會分流，其中一部分雷電通過避雷線和輸電線流在輸電線路中流動，另一部分雷電則會順著桿塔入地，在雷電流入地的過程中桿塔本身的電感以及接地電阻將會導致塔頂的電壓迅速提高，從而形成高位電壓，當塔頂電位與導線上形成的高位電壓差大于絕緣子串的50%雷電放電電壓時，桿塔上的絕緣子串就會發生從桿塔到導線的閃絡。這種情況下產生雷擊故障常被稱為直擊故障；而繞擊故障則指的是高空中的雷云經過輸電線路時，其對大地的房地將會和架空輸電線路產生感應，如此一來就很容易繞過桿塔直接通過輸電線路產生瞬間高壓，造成輸電線路的電位提高。當輸電線路的電位和桿塔之間的電位差達到一定程度時，絕緣子串就會產生瞬間電流，從而造成雷擊故障。值得注意的是，在實踐中由于輸電線路基本上都設置有避雷線，因此雷云繞擊到架空線路的可能性較低，但是一旦產生繞擊，其所帶來的影響都遠遠的超過直擊故障。

3 輸電線路防雷設計探討

線路設計中的防雷非常關鍵。一般來講，線路防雷可以采取的措施有下述幾種，在具體的設計中，應遵照結合實際、經濟性、合理性等原則，進行綜合考慮。

3.1 增加絕緣子

按照相關規定，線路絕緣是有一定要求的：（1）若線路所處地區的海拔不超過一千米，那么，110kV線路中的絕緣子數量應在7片至8片左右（最好是8片）。（2）若檔距比較大且桿塔高度超過了四十米，那么，絕緣子數量應按照每增加十米加裝1片的標準來確定。

3.2 優化接地裝置

以110kV線路為例，其運維中應以改良、優化接地裝置為工作重點。在將接地裝置進行改良之后，線路出現跳閘的次數會有所減少，故障概率也會因此降低。依據相關實例來講，優化接地裝置之后，輸電線路中跳閘率的降幅最大可達30%；如果接地裝置以往設置的比較不合理，在經過改良之后，跳閘率降幅甚至可以達到50%。具體實施中，接地裝置改良的要點是降低電阻，一般方法包括填充低阻物、安裝導電模塊等，應結合實際情況進行選擇。在電阻率相對較高的情況下，降阻可采用布設接地極的方法，以解決接地不良問題。但要注意的是，不同線路的布設要求也不一樣，實施中應注意區分。若為水泥桿塔線路，接地極布設應從其3米到5米之間的位置開始；若為鐵塔線路，接地極布設應從其5米至8米之間的位置開始。使用的接地極最好選擇長度為1.5米長的，間隔距離最好在4米至6米。除了布設接地極之外，接地裝置改良還可以通過增加耦合系數實現。此種方法的實現途徑通常是增加架空地線或耦合地線。

3.3 加裝避雷設施

若桿塔較高，不僅會縮小其本身以及線路與雷云之間的間距，還有可能會造成雷云與線路平行或者接近桿塔的情況。在這樣的情況下，桿塔本身會處于一個較為復雜的電磁環境中，雷電繞擊過電壓幾率會因此增大。對于這個問題，現實中可通過加裝側向避雷針的方式來解決。對于110kV線路來講，側向避雷針通常被安裝在桿塔橫阻兩邊的位置，長度一般約為3米，安裝時應注意在其中間1.2米處進行固定。若橫向設備需加裝避雷針，那么其長度最好在1.8米左右。而電氣連接則需將其螺孔與桿塔橫擔進行連接來實現，其可以將雷電流引入大地。結合安裝效果來講，側向避雷針能夠起到提升防繞擊水平等作用，對于保障線路安全有著非常積極的作用。但是，其也有一個明顯的局限性：引雷率較高。對于這個局限性，目前相對有效的克服措施是增加絕緣子數量。

另外，氧化鋅避雷器也是一種在線路防雷方面具有一定優勢的設備。其適用于雷電活躍、電阻率較一般情況偏高以及一般降阻方法無法實現的情況，可有效降低跳閘率以及繞擊率，對保障線路安全能夠起到非常顯著的積極作用。

3.4 調整保護角

目前，線路防雷除了上述措施之外，調整保護角也是一項比較有效的策略。此種方法具有一定的防雷效果，但是，其缺點也比較多，其中包括：投運線路往往很難進行保護角調整；部分線路無法實施；此種做法需要大量資金作為支持，成本較高。所以，在具體線路中，應結合資金實際和技術能力，綜合分析以確定合理的保護角，保證線路效益。

4 結語

輸電線路對整個電網供電具有十分重要的地位，為此當線路遭受雷擊后，在雷電流與工頻電流雙重作用下會給配套的防護與運行設備產生危害。為此，需要根據線路實際所處的環境，制定出合理的防雷措施。本文提出了一些輸電線路實際的防雷方法，這些方法對輸電網的安全運行工作具有一定的參考意義。

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