淺談電力系統的防雷技術及其應用

摘 要：詳細介紹了雷電的形成及其種類，對目前電網架空線路以及變電站的主要防雷措施的利弊進行細致分析，并根據雷擊對電力系統破壞的機理，提出了對戶外架空線路防雷措施改進的建議，說明了采用新的防雷技術可以有效地防止事故的發生，避免更大的經濟損失。

關鍵詞：電力系統；防雷技術；應用

1 雷電的形成及種類

雷電是普遍存在的自然現象。它一般產生于對流發展旺盛的積雨云中，時常伴有強烈的陣風和暴雨，有時還伴有冰雹和龍卷風。是由帶電云層對地面建筑物以及大地的自然放電引起的。雷電會對建筑物或者設備產生極大的破壞，在放電區域，電流會高達幾百甚至上千安培，電壓可以達到數百萬伏，破壞力十分巨大。

雷電的種類大致可以分為直擊雷、球形雷、電磁脈沖、云閃這四種。其中直擊雷和球形雷都會對人類和建筑物造成一定的危害，且直擊雷的威力要遠遠大于球形雷。直擊雷就是在云體上聚集很多電荷，大量的電荷與地面的突起物接近時，它們之間就會產生激烈的放電現象，并且在雷電放電的地點會出現強烈的閃光和爆炸的轟鳴聲。而電磁脈沖也會對電子設備造成一定的影響，主要是受感應作用所致。云閃則是指在兩塊云之間或者某一塊云的兩邊發生，所以相對于直擊雷和球形雷來說給人類造成的危害最小。

2 電力系統的主要防雷措施

供電部門的防雷工作是極其艱巨的，設備一旦損壞就有可能促使整個電力系統癱瘓，造成無法挽回的損失。因此，在變電站設計的過程中，要重視變電站設備的安全穩定，確保供電的可靠性。下面就主要分析一些國內電網架空線路以及變電站的主要防雷措施：

2.1 高壓防雷技術。電力裝置通過裸導線架空線路的方式進行電力傳輸，而架空線路一般設置在離地面6～18m的空間范圍內，這時雷電入侵波產生的雷電過電壓會促使線路或者設備絕緣擊穿，進而遭到破壞。利用高壓防雷技術，通過給線路或者設備人為地制造絕緣薄弱點即間隙裝置，間隙的擊穿電壓比線路或者設備的雷電沖擊絕緣水平低，在正常運行電壓下間隙處于隔離絕緣狀態，當雷電發生時強大的過電壓使間隙擊穿，從而產生接地保護，起到保護線路或設備絕緣的作用。

2.2 間隙保護技術。間隙保護就是變壓器中性點間隙接地保護裝置。線路大體的兩極由角形棒組成，一極固定在絕緣件上連接帶電導線，另一極直接接地，間隙擊穿后電弧在角形棒間上升拉長，當電弧電流變小時可以自行熄弧，間隙保護技術的優點是結構簡單，運行維護量小，而缺點則是當電弧電流大到幾十安以上時就沒法自行熄弧，保護特性一般，而且間隙動作會產生截波，對變壓器本身的絕緣也不利。

2.3 避雷器保護技術。避雷器是一種雷電流的泄放通道，也是一種等電位連接體，在線路上并聯對地安裝，正常運行下處于高阻抗狀態。當雷電發生時，避雷器將雷電電流迅速泄入大地，同時使大地、設備、線路處在等電位上，從而保護設備免遭強電勢差的損害。避雷器技術當然也存在很多的缺點，由于避雷器的選用受安裝地點的限制，其當受到雷擊或者雷擊感應的能量相當大，靠單一的避雷器件很難將雷電流全部導入大地而自身不會損壞。另外，間隙保護和避雷器技術都是靠間隙擊穿接地放電降壓來起到保護的作用，這兩種防雷技術往往會造成接地故障或者相間短路故障，所以不能達到科學合理的保護作用。

3 對戶外架空線路防雷改進措施

架空輸電線路防雷是電力系統防雷工作的關鍵環節，由于戶外架空線路分布很廣而且大都處在曠野、丘陵以及山地，所以很容易受到雷電的影響，發生雷擊事故的概率也較高。因此針對戶外架空線路的防雷提出一些改進措施：

3.1 架設避雷線。隨著高壓電技術的不斷進步，戶外架空輸電線路的電壓輸送等級不斷提高，輸電線路架設高、距離長、穿越地形復雜很容易遭受到雷擊破壞，避雷針的保護范圍不夠，所以采用接地的避雷線是戶外架空輸電線路防雷保護的最基本和最有效的措施。具體應該根據線路的電壓等級、負荷性質和系統運行的方式，并結合當地雷電活動的情況來進行設置，35kV線路不宜全線架設避雷線，一般在變電所的進線段架設避雷線，另外還應該在雷電活動強烈的地區架設避雷線。線路電壓越高采用避雷線的效果越好，所以110kV和220kV線路應該全線架設避雷線，山區等雷電活動強烈的地區應該采用雙避雷線。同時，為了提高避雷線對導線的屏蔽效果，降低雷擊率要盡量減小避雷線與導線的保護角。

3.2 架設耦合地線。避雷線本身就具有分流作用，對于一些經常遭遇雷擊的線路，可以采取在導線下面外掛耦合線提高線路的防雷性能。耦合地線不僅具有降低接地電阻的作用而且還能有效的起到分流作用，所以架設耦合地線能夠極大的降低線路的跳閘故障率。具體通過在輸電線路上采用耦合地線，并且使耦合地線與導線間在檔距中央應該保持足夠的垂直距離，防治遇到大風、冰雹、雨雪時發生導線與耦合線相接處發生短路，或者雷擊塔桿時發生反擊導線事故。

3.3 預放電棒與負角保護針。預放電棒的作用原理是減小導線與地線的間距，增大耦合系數，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，負角保護針可視為裝在線路邊導線外側的避雷針，可改善屏蔽，減小臨界擊距。預放電棒與負角保護針經常配合使用，具有一定的效果。另外還具有制作安裝簡單、維護方便、經濟費用低等優點。

3.4 采用不平衡絕緣方式。目前在高壓輸電線路上，同桿架設的雙回路線路日益增多，對于這種線路傳統的防雷措施無法達到要求，應該采用不平衡絕緣方式來降低雙回路遭受雷擊同時跳閘的故障率，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。

4 結語

雷電會嚴重破壞電力系統線路以及設備，電力設施在受益于最新電子技術的極大方便同時，也受到其一旦損壞就損失巨大的困擾。所以采用科學有效地防雷措施是電力系統防雷工作的關鍵所在。通過對現階段國內電網架空線路以及變電站的主要防雷措施進行細致分析并且對戶外架空線路的防雷措施提出了一些改進建議，強調了采取防雷改進措施的必要性，也只有正確的實施防雷技術，才能有效地確保防雷工作地可靠性。

參考文獻：

[1]王峰.淺談電力系統防雷技術及其應用[J].中小企業管理與科技，2010.

[2]彭仲源.防雷擊地存在的問題和解決方法[J].電氣工程，2008.

作者簡介：

趙彥軍，身份證號碼：410728197606104019