關(guān)于高壓架空輸電線路防雷措施的探討

譚任良

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東 東莞 523009）

高壓架空輸電線路運(yùn)行過程中影響其運(yùn)行安全的因素較多，其中，最主要的為雷擊，因此，對(duì)于運(yùn)行中的高壓架空輸電線路要做好防雷措施，保證其運(yùn)行的安全。

1 高壓輸電線路防雷措施存在的問題

1.1 接地裝置問題

接地裝置的問題有以下4個(gè)：①施工中未按設(shè)計(jì)方案、工藝要求施工，遺留高接地電阻；②地網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，銹蝕老化造成截面逐年縮小；③雷擊產(chǎn)生的電動(dòng)力造成接地體與土壤脫離或極化；④水土流失造成接地體外露或埋深降低，都會(huì)造成接地電阻逐年升高。

1.2 導(dǎo)線保護(hù)角問題

避雷線保護(hù)角大小直接關(guān)系到導(dǎo)線的直擊率和繞擊率，通常存在以下問題：①導(dǎo)地線弛度未按設(shè)計(jì)要求施工、校驗(yàn)；②運(yùn)行中受導(dǎo)地線張力的影響，弛度發(fā)生變化；③設(shè)計(jì)中存在保護(hù)角缺陷導(dǎo)致的保護(hù)角不符合現(xiàn)場(chǎng)要求，使線路發(fā)生“繞擊”和“反擊”。

1.3 絕緣子使用存在隱患

在實(shí)際使用過程中，陶瓷絕緣子在輸電線路運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生零值絕緣子，這種絕緣子極有可能成為過電壓的薄弱之處，造成閃絡(luò)擊穿；而鋼化玻璃絕緣子通常會(huì)在遭受雷擊之后產(chǎn)生裸串的情況；合成絕緣子運(yùn)作時(shí)常常發(fā)生掉串，這主要是由于機(jī)械作用導(dǎo)致的，而且合成絕緣子會(huì)出現(xiàn)老化的隱患。

1.4 塔桿可能存在的隱患

塔桿，顧名思義，指的就是用于支撐高壓架空輸電線路的輸電線的物體，通常情況下使用的塔桿的制作材料是鋼材或者鋼筋混凝土，在高壓架空輸電線路中，鋼筋砼桿是由內(nèi)部鋼筋與橫擔(dān)、接地裝置接地。但是鋼筋砼桿運(yùn)行時(shí)間過久后，水泥桿的裂紋與風(fēng)化情況較為嚴(yán)重，如果遇到雷電垂直打擊，經(jīng)過桿內(nèi)鋼筋的閃電會(huì)產(chǎn)生高溫導(dǎo)致水泥桿爆裂；另一種情況是雷電擊中拉線造成拉線過熱，從而使其機(jī)械強(qiáng)度發(fā)生變化，導(dǎo)致倒桿事故的發(fā)生。

2 高壓輸電線路有效的防雷措施探討

2.1 選擇合理的輸電線路路徑

一個(gè)合理的輸電線路路徑是防止雷害的根本措施。因此，在進(jìn)行高壓架空輸電線路的建設(shè)之前，要進(jìn)行實(shí)地考核，選擇最優(yōu)地點(diǎn)，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢谩夂驐l件等綜合考慮，形成一個(gè)最優(yōu)方案，從根源上防止雷電的襲擊。雖然雷電天氣沒有規(guī)律可循，但是相關(guān)人員憑借其多年的工作經(jīng)驗(yàn)還是可以總結(jié)出哪些地勢(shì)更容易遭受雷擊，而哪些地勢(shì)遭受雷擊的概率較小。比如山區(qū)的風(fēng)口地帶、茂密的森林、大型水庫(kù)、河谷以及峽谷的順風(fēng)地區(qū)就是雷電襲擊的頻繁區(qū)域。因此，高壓架空輸電線路選擇架設(shè)方向時(shí)，應(yīng)盡量避開以上地區(qū)，最大程度地避免雷電襲擊，盡量避讓重冰區(qū)及微氣象區(qū)等。

2.2 選擇適當(dāng)?shù)慕^緣方式

要保證輸電線路持續(xù)不斷地輸送電能，就必須針對(duì)電壓等級(jí)、運(yùn)行環(huán)境、氣象條件、導(dǎo)線型號(hào)科學(xué)分析，再選擇合理的絕緣配置。一般而言，多雷區(qū)、重污區(qū)的輸電線路應(yīng)配置大爬距或合成絕緣子；中雷區(qū)或少雷區(qū)、無污染地區(qū)可配置一般的瓷質(zhì)絕緣子。在輸電線路中，近水區(qū)域、斷面較高地段、大跨越較易遭受雷擊，在絕緣配置上要重點(diǎn)考慮，主要方法是增加絕緣子片數(shù)或使用大爬距絕緣子，無避雷線的線路可裝設(shè)避雷線，有避雷線的線路可加大避雷線與導(dǎo)線的距離和增加耦合地線，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行需要可安裝避雷器或加裝保護(hù)間隙。

2.3 裝設(shè)自動(dòng)重合閘

在普通35 kV輸電線路上投運(yùn)單相自動(dòng)重合閘是最合適的，因?yàn)閷?duì)于35 kV輸電線路而言，大部分都是單側(cè)電源供電，主要應(yīng)用于生活用電，而單相自動(dòng)重合閘可以不間斷對(duì)用戶供電也是在35 kV輸電線路中選用單相自動(dòng)重合閘的一個(gè)重要原因。所以，對(duì)于房山區(qū)35 kV輸電線路而言，并不建議使用自適應(yīng)重合閘。

2.4 降低桿塔的接地電阻

要確保高壓輸電線路空氣和固體絕緣不被雷擊產(chǎn)生的高電位擊穿，需要通過較低的桿塔接地電阻來實(shí)現(xiàn)，桿塔接地電阻越低，塔頭電位降得就越大，線路空氣和固體絕緣就越不容易被擊穿，設(shè)備的可靠性就越高。要實(shí)現(xiàn)較低的桿塔接地電阻，因地制宜的設(shè)計(jì)方案是非常重要的，地網(wǎng)設(shè)計(jì)的步驟中，要了解設(shè)備所需接地參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)土壤電阻率，并根據(jù)土壤電阻率確定接地形式，制訂相應(yīng)的施工方案和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。桿塔接地裝置只有達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的耐雷水平。

在舊接地網(wǎng)改造中，新接地改良合格后，應(yīng)將舊接地網(wǎng)與新接地網(wǎng)并聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)更低的接地電阻。輸電線路的接地形式有4種，即水平放射型地網(wǎng)、垂直接地、水平加垂直混合地網(wǎng)、水平網(wǎng)格接地，在諸多接地形式中，沖擊阻抗最低的是深孔垂直接地，有施工條件的區(qū)域盡量使用垂直深孔接地，只有充分提高接地裝置的散流效率，才能真正發(fā)揮接地裝置保護(hù)設(shè)備應(yīng)有的作用。

2.5 加裝線路避雷器

避雷器是用于保護(hù)電氣設(shè)備免受高瞬態(tài)過電壓危害并限制續(xù)流時(shí)間和限制續(xù)流幅值的一種重要防護(hù)電器，因此，也可以將其運(yùn)用于高壓架空輸電線路，增強(qiáng)其防雷效果。避雷器主要有3種類型：①管型避雷器。具有較高熄弧能力的保護(hù)間隙，由兩個(gè)串聯(lián)間隙組成，一個(gè)間隙在大氣中，稱為外間隙，它的任務(wù)就是隔離工作電壓，避免產(chǎn)氣管被流經(jīng)管子的工頻泄漏電流所燒壞；另一個(gè)裝設(shè)在氣管內(nèi)，稱為內(nèi)間隙或者滅弧間隙，管型避雷器的滅弧能力與工頻續(xù)流的大小有關(guān)，它大多用在供電線路上作避雷保護(hù)。②閥型避雷器。由火花間隙及閥片電阻組成，閥片電阻的制作材料是特種碳化硅。利用碳化硅制作的發(fā)片電阻可以有效地防止雷電和高電壓，對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)有雷電高電壓時(shí)，火花間隙被擊穿，閥片電阻的電阻值下降，將雷電流引入大地，這就保護(hù)了線纜或電氣設(shè)備免受雷電流的危害。③氧化鋅避雷器。它是一種保護(hù)性能優(yōu)越、質(zhì)量輕、耐污穢、性能穩(wěn)定的避雷設(shè)備。它主要利用氧化鋅良好的非線性伏安特性，使在正常工作電壓時(shí)流過避雷器的電流極小，當(dāng)過電壓作用時(shí)，電阻急劇下降，泄放過電壓的能量，達(dá)到保護(hù)的目的。這種避雷器與傳統(tǒng)避雷器的差異是沒有放電間隙，利用氧化鋅的非線性特性起到泄流和開斷的作用。因此，可以針對(duì)不同的情況選擇不同的避雷器。

線路避雷設(shè)備一般都安裝在高壓輸電線路上，當(dāng)自然雷擊現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，雷電流會(huì)通過避雷設(shè)備自行流入地線及桿塔上，再通過導(dǎo)線分散到附近的桿塔上，以達(dá)到避雷效果。要確保雷電流正確流入輸電導(dǎo)線，就需要適時(shí)提高導(dǎo)線電位，這就需要合理利用電流分流的耦合作用，還能夠有效地避免絕緣子閃絡(luò)事故的發(fā)生，因此，安裝有高壓輸電線路避雷裝置的線路損毀度小，并且還可以有效減少線路維修費(fèi)以及相應(yīng)的人力、資金。

一般而言，選用高壓輸電線路避雷器要注意以下幾點(diǎn)：①應(yīng)針對(duì)線路絕緣配置設(shè)定避雷器放電閥值；②避雷器的安裝位置要依據(jù)線路的地閃密度來確定，原則上避雷器離雷擊點(diǎn)越近越好，這樣才能有效提高防雷效果；③對(duì)于高壓輸電線路上安裝的避雷器，要盡量選用存在間隙的避雷裝置，并檢驗(yàn)其憎水性；④在安裝避雷器時(shí)必須要檢查每個(gè)元件的連接問題，這樣才能有效提高避雷設(shè)備的可靠性。

2.6 安裝引弧間隙

以往，我們傳統(tǒng)的防雷工作基本都是防和堵，局限性較大，而且資金以及人力付出量大。雷電本就是自然規(guī)律而產(chǎn)生的，我們沒有能力對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，所以，這個(gè)傳統(tǒng)的防雷方式就理所當(dāng)然被拋棄；另一方面，我們從順應(yīng)自然的角度出發(fā)，可以利用現(xiàn)代技術(shù)安裝引弧間隙的方式對(duì)雷電流進(jìn)行分散疏導(dǎo)。

當(dāng)然，其目的是通過間隙來保護(hù)絕緣子，從而避免雷電流損壞絕緣子，因?yàn)榻^緣子一旦被破壞，就會(huì)造成設(shè)備的永久性故障，需要花費(fèi)大量的資金來修復(fù)。除此之外，要想使其運(yùn)作更加穩(wěn)定，我們需要更加深入的考慮和研究。

3 結(jié)束語

眾所周知，雷電是一種依靠我們的力量無法干預(yù)的自然現(xiàn)象，它具有不可避免性。因此，要想有效降低高壓輸電線路雷擊事故的發(fā)生，就必須高度重視高壓輸電線路的防雷工作，必須加強(qiáng)高壓輸電線路防雷措施的落實(shí)，同時(shí)，在線路設(shè)計(jì)時(shí)，要依據(jù)線路的現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)來制訂合理的防雷措施，運(yùn)行中按周期檢查避雷接地裝置，及時(shí)處理存在的缺陷，這樣才能有效地降低雷擊過電壓對(duì)輸電線路造成的危害。