500kV輸電線路雷電干擾及防雷措施分析

季龍三

摘 要：通常來說，500kV輸電線路為我國高壓線路，且是高壓線路的重要組成，擔(dān)負(fù)著我國工業(yè)生產(chǎn)所使用的大量電力輸送任務(wù)，輸電線路對高壓電的輸送質(zhì)量與其線路運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系密切，輸電線路運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)一旦受到影響，將直接對工業(yè)生產(chǎn)造成影響。而對高壓輸電線路運(yùn)轉(zhuǎn)影響最大的便是雷電事故，雷電為自然現(xiàn)象，難以進(jìn)行預(yù)測，但卻會對電網(wǎng)的運(yùn)行安全影響巨大，所以，文章中主要對500kV輸電線路受到雷電干擾成因進(jìn)行分析，找出有效的輸電線路防雷措施，進(jìn)而為500kV輸電線路高壓電的安全輸送提供保障。

關(guān)鍵詞：500kV輸電線路；雷電干擾成因；防雷措施

中圖分類號：TM621.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）33-0158-02

引言

近年來，由于我國市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)企業(yè)對電力的需求日漸增加，直接引發(fā)了國內(nèi)電力行業(yè)的飛速發(fā)展與進(jìn)步，當(dāng)前為國內(nèi)企業(yè)承擔(dān)主要電力輸送工作的便是500kV高壓電輸電線路，而高壓線路往往長期暴露在野外，其線路長、分布廣，同時運(yùn)轉(zhuǎn)期間容易受到當(dāng)?shù)丨h(huán)境與天氣的影響，尤其是雷電天氣，輸電線路遇到雷擊的情況會很多，而高壓線路受到雷擊的力量一旦超過其承受力，將會引發(fā)跳閘故障，導(dǎo)致一整片區(qū)域的用電停電事故，甚至還能對高壓設(shè)備產(chǎn)生一定的損害，因此有關(guān)500kV輸電線路的防雷工作一直是我國電力工作者的重點(diǎn)，本文即從此方向出發(fā)進(jìn)行深入分析，探尋高壓線路的防雷措施。

1 500kV輸電線路受到來電干擾的原因分析

電力行業(yè)中將所有可能造成電氣設(shè)備絕緣系統(tǒng)破壞的電壓增高因素，通常稱之為過電壓，而大氣層中的過電壓一般是電氣設(shè)備或地上建筑物受到自然環(huán)境中的雷電擊打形成的，其能量來自于電力體系外部，也被稱為是外部過電壓；而雷電最常對電力設(shè)備造成破壞的放電便是通過雷電和地面建筑物等之間產(chǎn)生的，當(dāng)此現(xiàn)象發(fā)生在輸電線路中，極有可能擊穿高壓線路絕緣部分，形成電路對地連接間的短路，而500kV輸電線路恰恰屬于直接接地體系，因此形成電路跳閘的風(fēng)險較大，從而導(dǎo)致大面積停電或電網(wǎng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。而據(jù)調(diào)查顯示，輸電線路容易發(fā)生雷電擊穿絕緣的原因有下面幾種：

1.1 受雷電影響形成的過電壓

一般情況下，雷電對輸電線路的電擊主要有兩種，一種是直接電擊到高壓線路周圍地面所形成的，另一種則是電擊在高壓線路的桿塔或?qū)Ь€等線路上所形成的，此兩種過電壓前者被稱為感壓雷過電壓，后一種為直擊雷過電壓，而在雷電的擾亂下，電力工作者往往會對線路保護(hù)產(chǎn)生誤差判斷，尤其是在高壓線路暫時性的保護(hù)狀態(tài)下，其所遭受到的感應(yīng)雷擊會在線路上形成大量電流，且電流頻次過高，對線路本身的影響與威脅是要高于直擊雷擊的，雷電直擊與線路跳閘等現(xiàn)象多是由于線路中雷電流過大所引發(fā)的，雷電直擊造成的故障的特點(diǎn)有：多相故障、導(dǎo)地線之間的雷擊放電與單次跳閘引發(fā)的多根電線塔的閃絡(luò)。

1.2 輸電線路的設(shè)計水準(zhǔn)與本身特征容易遭到雷電擊打

當(dāng)前被大量選用高壓電路的500kV輸電線路始建于1980年左右，較早時期投資并建設(shè)成功的高壓電路，由于受到當(dāng)時經(jīng)費(fèi)緊張與技術(shù)落后等原因的約束，其本身的防雷水準(zhǔn)就不是很高，由于高壓輸電線電路與普通傳輸電路有著本質(zhì)上的區(qū)別，其內(nèi)部所經(jīng)流的電流量比較大，電壓比較高，多余的電壓與電流往往會在電路四周形成電離現(xiàn)象，這也造成了雷電天氣，電路容易受到雷電擊打的情況。

1.3 500kV輸電線路本身的裝置環(huán)境讓其遭受雷電擊打的概率增加

近幾年，我國不斷加快城鎮(zhèn)化建設(shè)的步伐，土地資源愈發(fā)緊張，新建設(shè)成功的城鎮(zhèn)其高壓線路的建設(shè)條件遭到諸多限制，線路多數(shù)會選擇在山坡等區(qū)域，較高的地理形態(tài)受到雷電擊打的概率無形中會有所增長，而且輸電線路的高度往往會依次增高，高度的增加也加大了線路受到雷擊損害的概率。

1.4 復(fù)合絕緣子耐壓水平比較低

復(fù)合絕緣子于現(xiàn)今的高壓電路中應(yīng)用比較廣泛，然而此種復(fù)合絕緣子就雷電的耐壓水平不夠，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠抵抗雷電為輸電線路帶來的負(fù)面效果，反而容易引發(fā)較大的線路事故，從而致使500kV輸電線路受雷電天氣影響的概率增長。

2 500kV輸電線路的防雷措施

2.1 使用防繞擊避雷針

首先我們知道雷電對500kV輸電電線的主要威脅來自于兩個方面，第一個方面是，感應(yīng)雷所造成的危害，這面以前可能會對高壓輸電線路造成不少的困擾，不過目前來說，由于500kV高壓輸電線路的本身的絕緣性能比較高，感應(yīng)雷對500kV高壓輸電線路的威脅并不會很大。第二個方面是直擊雷電，這是對目前500kV高壓輸電線路危害的主要來源。通過實(shí)驗(yàn)與實(shí)際情況數(shù)據(jù)分析可以知道，50%到85%的雷雨天氣跳閘現(xiàn)象都是因?yàn)橹睋衾纂娝纬傻睦@擊電流所導(dǎo)致的，這個電流強(qiáng)度一般在15到30kA左右。因此，選用防繞擊避雷針是非常有必要的，可以大大降低雷雨天氣輸電線的故障率，保障線路的暢通。防繞擊避雷針可以最大限度的避免雷擊現(xiàn)象。所以在500kV輸電線路中架設(shè)防繞擊避雷針是一個十分有效的方法。它可以產(chǎn)生一個比普通避雷針更快的上行電場先導(dǎo)，因而會更容易吸引高空中的雷電所形成的階梯狀的下行先導(dǎo)，只要上行先導(dǎo)與下行先導(dǎo)開始接觸，就是放電開始的時候。由此可知防繞擊避雷針具有普通避雷針不具備的優(yōu)勢。

2.2 安裝避雷線路

在架設(shè)500kV高壓輸電線路的同時架設(shè)鐵質(zhì)避雷線，上連防繞擊避雷針，下連接地網(wǎng)，而接地網(wǎng)則埋入地下，當(dāng)雷雨天氣遇到雷擊放電時，防繞擊避雷針就會把電流傳導(dǎo)到避雷線路，然后傳接地網(wǎng)，可以分擔(dān)雷電所產(chǎn)生的過大電流，這樣就可以有效的保護(hù)500kV輸電線路，使其避免雷電的傷害，具有明顯的避雷效果，避免了對輸電線路的損壞，從而可確保500kV高壓輸電線路的運(yùn)行的安全性與可靠性。

2.3 提高高壓輸電線路的絕緣性能endprint

隨著我國高壓輸電線路里程的增加，大多數(shù)高壓輸電線路都會采用高桿塔形式來支撐架設(shè)線路，其距離跨度一般較大，這樣就會把輸電線路高高的懸在高空中，因?yàn)槠涓叨容^高，就增加了雷雨天氣受雷擊的概率，就會產(chǎn)生跳閘現(xiàn)象。為了避免這種情況，一般都會增加輸電線路的絕緣性。一般的做法是在桿塔上加設(shè)絕緣材料，并增大絕緣材料的數(shù)量，來提高輸電線路的絕緣性能，提高高壓輸電線路的防雷效果。還有一種特殊的情況就是一個桿塔有可能同時承載多個輸電線路，出現(xiàn)一桿多線的情況，遇到這種情況時，就需要在不同輸電線路之間增加絕緣體的使用數(shù)量，這樣可以提高其絕緣性，在雷電發(fā)生時可以有效的降低閃絡(luò)出現(xiàn)的概率。

2.4 減少地線的電阻

當(dāng)雷電直擊到桿塔時，就會在桿塔的頂部與地面之間形成一定的電壓，當(dāng)電壓過大時，與高壓傳輸線路之間的電位差超過絕緣材料上限時就會發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象，就有可能有電流沿輸電線路傳導(dǎo)到與其臨近的其他桿塔中，這就形成了輸電線路瞬間形成高壓高電流，導(dǎo)致電流過載而跳閘。因此，我們可以采用降低桿塔接地電阻的方式，降低桿塔頂端與地面的電壓，其原理是V=IR?？梢栽诮拥叵到y(tǒng)中采用導(dǎo)電性能更好的鎂合金，可以有效的減少地線的電阻。因而可以在架設(shè)高壓輸電線路時，在高壓輸電線路下方架設(shè)一條鎂合金地線，這就是耦合地線。耦合地線的作用是增加避雷線與輸電線路之間的耦合度，降低輸電線路上的電壓，當(dāng)雷電發(fā)生時可以有效的分擔(dān)，高壓輸電線路中的電流。所以這條地線可以在雷電發(fā)生時，有效的降低電阻，從而保障輸電線路的安全。

3 結(jié)束語

雖說隨著社會的不斷發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，人類發(fā)現(xiàn)和利用的能源越來越多，無論是早期的煤炭石油，還是后來的新能源，如核能、太陽能、風(fēng)能等，但這些能源最終被人們所利用的形式大多都是轉(zhuǎn)化為電能，然后再被社會各級生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钏鶓?yīng)用的，可以說電力能源是人們可以直接應(yīng)用的最主要形式，因此，在當(dāng)今社會，如何保證電力供應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定持續(xù)正常的工作，關(guān)系著整個社會的穩(wěn)定與發(fā)展，而傳統(tǒng)電力主要采用高壓電形式進(jìn)行傳輸，而近年來用電量正在逐年增加，作為供電主要模式的500kV輸電線路，做好防雷電干擾工作及防雷措施，是保障電力供應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要保障，也是推動我國經(jīng)濟(jì)保持良好發(fā)展態(tài)勢的必要前提條件。因此，其重要性是不言而喻的。

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