架空電力線路的防雷保護(hù)研究

摘 要：雷電屬于一種自然大氣放電現(xiàn)象，一旦這種放電襲擊到電力設(shè)備，將會(huì)嚴(yán)重?fù)p毀電力設(shè)備，甚至引發(fā)火災(zāi)。為更好保護(hù)架空輸電線路，使其免受雷電損壞，文章分析了雷電的形成、特征及危害，并基于架空輸電線路特點(diǎn)，提出了相應(yīng)防雷措施，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：雷電；特征；危害；架空線路；防雷措施

前言

雷電主要產(chǎn)生于積雨云中，積雨云某些云團(tuán)帶正電荷，某些云團(tuán)帶負(fù)電荷，這些正負(fù)電荷會(huì)對(duì)大地產(chǎn)生靜電感應(yīng)，這樣地表物體便會(huì)產(chǎn)生異性電荷。當(dāng)這些電荷積聚到一定程度時(shí)，云團(tuán)與云團(tuán)間電場(chǎng)強(qiáng)度以及云團(tuán)與大地間電場(chǎng)強(qiáng)度便可把空氣擊穿，開(kāi)始放電，產(chǎn)生閃電與巨響，同時(shí)形成很大的雷電流，這就是我們通常所說(shuō)的雷電。在自然界產(chǎn)生雷電后，通常也會(huì)伴隨有一些強(qiáng)對(duì)流天氣，如陣雨、大風(fēng)、冰雹等，這些現(xiàn)象都會(huì)對(duì)架空電流線路產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。

1 雷電的特征及雷害事故的形成

1.1 雷電的特征

雷電活動(dòng)最活躍的季節(jié)一般為夏季，最少季節(jié)通常為冬季。并且隨著地域的不同，雷電活動(dòng)的多少也會(huì)不同，一般來(lái)說(shuō)，地球赤道附近雷電最活躍，隨緯度的逐步升高雷電也會(huì)逐步減少，極地幾乎無(wú)雷電。在自然界發(fā)生雷電后，當(dāng)雷電放電通道到達(dá)距地面較近的空中時(shí)，雷電電場(chǎng)便易受地面高尖頂建筑物影響發(fā)生畸變。如地面上的樹(shù)立的高鐵塔，這些鐵塔尖頂電場(chǎng)強(qiáng)度通常較大，這些鐵塔必然會(huì)先吸引雷電先驅(qū)，這也就是這些高聳物體為什么易遭受雷擊的原因，同樣，電力架空輸電線路也是易受雷電襲擊的對(duì)象。

1.2 架空線雷害事故的形成

架空線路發(fā)生雷害事故，一般需經(jīng)歷四個(gè)階段：（1）雷電過(guò)電壓作用于輸電線路；（2）輸電線路出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象；（3）輸電線路由沖擊閃絡(luò)突變?yōu)楣ゎl電壓；（4）引發(fā)線路發(fā)生跳閘，中斷正常供電。通過(guò)仔細(xì)分析雷害事故形成過(guò)程，我們可有針對(duì)性的采取相應(yīng)措施來(lái)進(jìn)行防雷保護(hù)，可建立“四道防線”進(jìn)行防雷：防直擊、放閃絡(luò)、防建弧、防停電。防直擊顧名思義就是使輸電線路不受雷直擊，可采用沿輸電線路加裝避雷器的方式防雷；防閃絡(luò)主要指當(dāng)雷接觸到輸電線路后，線路絕緣不發(fā)生閃絡(luò)，可強(qiáng)化線路絕緣，使桿塔的接地電阻減小；防建弧，也就是當(dāng)輸電線路出現(xiàn)閃絡(luò)后，不讓其建立工頻電弧，可通過(guò)在系統(tǒng)中引入消弧線圈接地或把避雷器加裝于輸電線路等方式防止；防停電，就是當(dāng)輸電線路形成工頻電弧后，不讓電能供應(yīng)中斷，可通過(guò)在輸電系統(tǒng)中裝設(shè)自動(dòng)重合閘等方式實(shí)現(xiàn)。

2 避雷措施

2.1 架設(shè)避雷線

輸電線路進(jìn)行防雷保護(hù)，最基本最有效的措施之一就是架設(shè)避雷線。架設(shè)的避雷線不但能有效防止雷直擊導(dǎo)線，而且還具有下列作用：

（1）分流，使流經(jīng)桿塔的雷電流變小，減小塔頂電位。

（2）可對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生耦合作用，降低線路絕緣子兩端電壓。

（3）可起到屏蔽導(dǎo)線的作用，使導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓變小。

一般，隨著線路輸電電壓的升高，越易采用避雷線防雷。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)輸電線路電壓等級(jí)大于等于220kV時(shí)，應(yīng)全線都架設(shè)避雷線，對(duì)于110kV輸電線路也應(yīng)全線架設(shè)避雷線，35kV輸電線路無(wú)需全線架設(shè)避雷線，通常對(duì)于變電所進(jìn)線段，應(yīng)按要求架設(shè)1km之2km避雷線，另外，還應(yīng)按照相關(guān)要求把塔桿接地工作做好。

為使避雷線能更好的屏蔽導(dǎo)線，降低雷電繞擊率，應(yīng)盡量減小避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角，可把該角度控制在20°與30°之間。

此外，為防止部分不法分子破壞避雷線，同時(shí)降低避雷線接地電阻，應(yīng)在每基桿塔處對(duì)避雷線進(jìn)行接地處理。

2.2 降低桿塔接地電阻

在架設(shè)避雷線時(shí)，通過(guò)把桿塔接地電阻降低，可相對(duì)減小雷擊桿塔時(shí)產(chǎn)生的電位升高量。通常對(duì)于有避雷線的架空線路，在雷季時(shí)每基桿塔的工頻接地電阻應(yīng)小于表1所列數(shù)值。

2.3 采用中性點(diǎn)非有效接地方式

可采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈的方式進(jìn)行接地，這樣可自動(dòng)消除大多數(shù)雷擊引發(fā)的單相接地故障，更好地防止系統(tǒng)發(fā)生相間短路現(xiàn)象與跳閘現(xiàn)象。而對(duì)于兩相或三相產(chǎn)生落雷時(shí)，先對(duì)地閃絡(luò)的一相可充當(dāng)一條避雷線，這樣可進(jìn)一步分流并可加強(qiáng)對(duì)未閃絡(luò)相的耦合，降低未閃絡(luò)相絕緣電壓，可使線路具有更好的耐雷性。

2.4 加強(qiáng)線路絕緣

當(dāng)輸電線路跨河、垮路時(shí)，需應(yīng)用大跨越高桿塔，這種桿塔更易落雷。高塔落雷塔頂會(huì)產(chǎn)生高電位，會(huì)形成較大的感應(yīng)過(guò)電壓，同時(shí)會(huì)增大線路受繞擊概率。為使線路絕緣性更好，讓線路盡量少跳閘。我們已陸續(xù)用高絕緣性能的合成絕緣子來(lái)充當(dāng)35kV輸電線路的絕緣子。同時(shí)，為進(jìn)一步降低35kV及6kV配電線路雷擊跳閘率，人們選用了具有高沖擊閃絡(luò)電壓的瓷橫擔(dān)，來(lái)架設(shè)配電線路。

2.5 裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置

線路絕緣通常具有一定自恢復(fù)性，很多雷擊事故引發(fā)的閃絡(luò)事故，線路跳閘后可自行消除。在輸電系統(tǒng)中裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置，可很好地降低線路雷擊事故率。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)110kV線路及以上高壓線路有75%至95%的線路可成功重合閘，電壓等級(jí)為35kV與小于35kV的輸電線路有50%至80%的線路可成功重合閘。因此，可通過(guò)對(duì)架空輸電線路裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置，來(lái)降低輸電線路雷擊事故率。

2.6 安裝線路避雷器

有時(shí)雖然在全線架設(shè)了避雷線，也很難完全防止架空線發(fā)生過(guò)電壓。當(dāng)輸電線路裝設(shè)線路避雷器后，若雷擊電壓比避雷器的保護(hù)水平大時(shí)，便會(huì)引發(fā)避雷器動(dòng)作，可創(chuàng)造一低阻抗通路給雷電流，讓雷電流自動(dòng)泄放到大地中，這樣可有效限制電壓升高，使線路設(shè)備更安全。

當(dāng)前，我們?cè)陔妷旱燃?jí)為35kV與6kV的配電線路中，大多裝設(shè)了避雷器，對(duì)部分35kV聯(lián)絡(luò)線路出口處還裝設(shè)了放電間隙，有效防止了雷擊事故的發(fā)生。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，架空輸電線路的防雷保護(hù)屬于一項(xiàng)系統(tǒng)工程，在工程設(shè)計(jì)階段就應(yīng)仔細(xì)分析，充分考慮本地實(shí)際情況，引入切實(shí)可行的防雷方案，選用高可靠性的防雷設(shè)備，同時(shí)在架設(shè)輸電線路時(shí)，也應(yīng)重視裝設(shè)一些防雷保護(hù)措施，只有這樣全方位防雷，才能更好保護(hù)架空輸電線路，使其免受雷電損壞，才能提高電力系統(tǒng)供電的連續(xù)性、可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]李海璇，吳漢斌，柴小亮.架空電力線路防雷保護(hù)技術(shù)應(yīng)用分析[J].電子世界，2012（22）.

[2]馬雪梅.淺析架空電力線路防雷與接地[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（17）.

[3]孫金伯.3～35kV架空線路的防雷保護(hù)[J]中國(guó)設(shè)備工程，2005（06）.

[4]阮勇.架空輸電線路復(fù)合絕緣子并聯(lián)間隙的防雷保護(hù)研究[J].中國(guó)電力教育，2013（36）.

作者簡(jiǎn)介：劉佳琦（1991-），男，遼寧省康平縣，單位：大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠，崗位：配電線路工，學(xué)歷：本科。