35kV架空線路防雷技術研究及其應用

摘 要：本文針對35kV架空線路防雷技術研究及其應用，結合實際案例，在簡要闡述35kV架空線路遭受雷擊原因的基礎上，深入分析了雷電對35kV架空線路的危害，并提出相應的防護措施。得出通過科學、合理、規(guī)范的防雷技術，可有效提升35kV架空線路運行穩(wěn)定性和安全性的結論，希望對相關單位有一定幫助。

關鍵詞：35kV架空線路；防雷技術；應用；危害

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）17-0068-02

引 言

35kV架空線路是我國電力系統(tǒng)中最主要的運輸線路，且分布范圍非常廣泛，大大增加了遭受雷擊的頻率，對用戶持續(xù)穩(wěn)定的用電造成了嚴重影響。通過合理的防雷技術，可有效降低35kV架空線路遭受雷擊的頻率，同時也是提高35kV架空線路運行穩(wěn)定性的主要途徑。但是我國對此方面的研究還有待進一步深入，因此，本文基于實際案例，對35kV架空線路防雷技術研究及其應用做了如下分析。

1 案例分析

某地區(qū)平均海拔在420～670m之間，為保證用戶的用電質(zhì)量，布設了很多35kV架空線路，但由于該區(qū)域地勢比較高，空氣濕度大，頻繁發(fā)生雷擊故障，嚴重影響了用戶用電的穩(wěn)定性。在2017年10月份，供電企業(yè)通過線性傾向評估法和滑動t檢驗法，對該區(qū)域雷暴天氣分布情況、雷暴發(fā)生日和月份進行了全范圍分析，得出如圖1所示的結論。

2 35kV架空線路遭受雷擊的主要原因

通過輸電線路桿塔，大氣中的電壓會逐步形成一個放電通道，雷電就會順著放電通道，進入35kV架空線路中，由于雷電中含有較大的瞬時電壓和電流，就會增加35kV架空線路中通過的電流和電壓，超過額定值時就會對電路中電力設備造成損壞，從而引發(fā)斷電和停電現(xiàn)象。通常情況下，過電壓根據(jù)形成原因的不同可分為兩大類：①感應過電壓；②直接過電壓。其中感應過電壓具有較大雷擊能量，當35kV架空線路附近的地面被雷電擊中以后，導線上就會產(chǎn)生較高電壓，可達300～400kV，可以擊穿80～100cm的空氣間隙，而閃絡事故則經(jīng)常發(fā)生在線桿上。而直接過電壓則指的是雷電直接擊中輸電線路，并對35kV架空線路中設備的絕緣層造成危害，會產(chǎn)生很大的雷電流，對線路中的輸電設備會產(chǎn)生嚴重損壞[1]。

3 雷電對35kV架空線路造成的危害

當35kV架空線路被雷電擊中以后，會產(chǎn)生高熱效應，也會釋放出較高電流，根據(jù)焦耳定律：Q=I2Rt可知，電流越大產(chǎn)生的熱力也就越大。當產(chǎn)生的熱量達到一定程度后，就會熔斷輸電線路，甚至會引發(fā)更加嚴重的火災和爆炸。同時也會產(chǎn)生較大的沖擊電壓，高度可達10萬V以上，遠遠超過了35kV架空線路中電力設備的承受范圍，從而擊穿線路絕緣層，到電力設備發(fā)生短路，造成嚴重的經(jīng)濟損失，甚至是人員傷亡。

4 35kV架空線路防雷保護措施

4.1 選擇科學合理線路路徑

容易發(fā)生雷擊的區(qū)域包括：雷暴走廊、山區(qū)的風口、順風的河谷和峽谷等位置；中間是潮濕盆地，四周是山區(qū)的區(qū)域；土壤中電阻率發(fā)生突變地帶，比如：地質(zhì)斷裂層地帶，是發(fā)生雷擊的主要區(qū)域；地下含有豐富的導電性礦物質(zhì)的地面。在選擇35kV架空線路穿越區(qū)域時，要盡量避免上述區(qū)域，即使多增加一些成本，也要努力避開這些區(qū)域，否則在35kV架空線路運行的后期會造成非常嚴重的后果。

4.2 架設避雷線

通常情況下，35kV架空線路的沿線并不會架設避雷線，只是在變電站附近1～2km范圍內(nèi)架設避雷線，避免雷擊對變電站造成影響。在架設避雷線時，保護角要控制在25～30°之間，在山區(qū)加上避雷線時，保護角要控制在15～20°之間。如果在塔桿上架設避雷線，則不能超過導線和避雷線垂直距離的5倍[2]。裝有避雷線的線路，在一般土壤電阻區(qū)域，耐雷水平要滿足如下要求：額定電壓為35kV，一般線路中電壓要控制在20～30kV，變電站進線保護段電壓為30kV。

4.3 降低避雷線桿塔的接地電阻

為最大限度上降低雷電U對線路的危害，35kV架空線路中送電線路桿塔的接地電阻要盡量滿足如下要求：

第一，架設避雷線的35kV架空線路，桿塔接地裝置土壤率要滿足表1所示的內(nèi)容。

就案例區(qū)域而言，在35kV架空線路運行中，實際電阻值在40～60Ω以下就可以充分滿足實際需求。

在桿塔接地裝置設計過程中，在腐蝕性比較弱的地區(qū)，可用直徑為14mm的圓鋼進行布設，并選擇合適的埋深，就案例區(qū)域而言，埋深控制在600～800mm就可以充分滿足實際需求。因為600mm以下的土壤條件比較穩(wěn)定，受雨水直接沖刷小，接地電阻比較穩(wěn)定。同時鋼筋也可以作為接地引下線的水泥桿，在鋼筋、接地螺母固定的部位要有可靠的電氣連接[3]。而外敷接地引下線，則需要用截面積為25mm2的鋼絞線和接地裝進行連接。

4.4 合理設計桿塔和避雷線截面

如果線路帶有地線，則要選擇定型桿塔，然后通過計算獲得避雷線懸點高度和導線間的垂直距離h，然后再根據(jù)防雷是設計的具體情況，確定避雷線的保護角。如果桿塔為水泥材質(zhì)，則要采用雙根避雷線，如果桿塔為鐵質(zhì)材料，則可以選擇單根避雷線，避雷線的保護角要控制在20～30°之間。

根據(jù)《線路設計技術規(guī)程》中的規(guī)定，當35kV架空線路采用的導線型號為LGJ-35～70時，則要選擇GJ-25避雷線，當導線型號為LGJ-95～185時，則要選擇GJ-35避雷線[4]。

4.5 桿塔上安裝避雷器

桿塔是發(fā)生雷擊的主要區(qū)域，通過安裝氧化鋅避雷器可有效防止雷電對35kV架空線路的影響。從該區(qū)域最容易發(fā)生雷害的線路上，選擇100根最容易發(fā)生雷擊的桿塔，安裝氧化鋅避雷器，氧化鋅避雷器具有很強的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學透明性、氣敏性。所以在安裝過程中要注意以下幾點：①如果把氧化鋅避雷器安裝在容易發(fā)生雷擊的線路中，則要進行安裝在母線上；②在氧化鋅避雷器上還要安裝一個放電計數(shù)器，由于氧化鋅的性能比較柔軟所以在安裝氧化鋅避雷器時盡量保證避雷器不受力，并保持一定的安全距離。

4.6 架設耦合地線

通過架設耦合地線，雖然不能行之有效的減少繞擊率，但當桿塔遭受的雷擊時，通過耦合地線可起到分流和耦合的作用，可大幅度降低35kV架空線路中桿塔絕緣子所能承受電壓，提升35kV架空線路的耐雷水平[5]。

4.7 切實做好線路維護檢修工作

相關人員要定期對35kV架空線路上弧垂現(xiàn)象進行全范圍檢查，一旦發(fā)現(xiàn)超過誤差標準，則要進行及時調(diào)整。當天氣比較干旱時，土壤中電阻率會明顯增加，所以在每年的3～5月份，要加強對桿塔工頻接地電阻測試的次數(shù)，如果發(fā)現(xiàn)超過規(guī)定范圍，則要進行科學合理的處理，促使接地電阻值能達到規(guī)定標準，同時還要定期進行巡視檢查，及時清理絕緣子片，發(fā)現(xiàn)存在放電、擊穿的絕緣子及時更換。

5 結束語

綜上所述，本文結合實際案例，深入分析了了35kV架空線路防雷技術研究及其應用，研究結果表明，35kV架空線路在運行過程中，難免會受到雷擊的影響，需要采用系列科學的防雷技術和保護措施，才能最大限度上保證35kV架空線路運行的穩(wěn)定性和安全性，以滿足用戶用電需求。但是由于我國對輸電線路防雷技術研究的起步比較晚，還有很多問題需要解決，希望通過本文的分析，對相關人士在研究35kV架空線路防雷技術的應用上有一定的借鑒。

參考文獻

[1]林春雨.風電場35kV架空線路防雷技術分析[J].工業(yè)，2016（7）：00154.

[2]羅正剛.35kV架空線路的防雷技術措施研究[J].貴州電力技術，2014，17（1）：64～66.

[3]張俊峰.淺析西銘礦35kV變電站風機房10kV架空線路綜合防雷技術[J].同煤科技，2017（2）：35～38.

[4]屈志生.煤礦35kV線路防雷技術及線路安全性提升[J].煤炭與化工，2016，39（4）：110～111.

[5]夏洪松.防雷保護技術在35kV架空線路工程中的應用[J].工程技術：文摘版，2017（1）：00191.

收稿日期：2018-5-11

作者簡介：陳 龍（1989-），男，漢族，陜西西安人，助理工程師，本科，主要從事電氣設計工作。