電力線路的防雷措施的分析

戎蓉

【摘 要】在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，雷電是最嚴(yán)重的一種災(zāi)害，所以，做好防雷措施對(duì)保護(hù)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著十分重要的意義。目前，我國(guó)防雷措施一直都采用傳統(tǒng)的方式，這一理念的存在造成我國(guó)電力系統(tǒng)的防雷措施沒(méi)有得到改善。本文就對(duì)電力線路的防雷措施進(jìn)行深入探討。

【關(guān)鍵詞】電力線路;防雷;措施;分析

送電線路采取的防雷措施主要包括位于桿塔頂端位置設(shè)置架空地線，運(yùn)行維護(hù)內(nèi)容為對(duì)桿塔接地電阻的創(chuàng)新完善與安全檢測(cè)。鑒于其防雷措施存在的局限性與單一性，無(wú)法有效滿足防雷的嚴(yán)格標(biāo)注要求。而提高線路絕緣能力與架設(shè)耦合地線的防雷措施，由于特殊情況約束無(wú)法獲得正常施行，一般選取增加絕緣子數(shù)量或是替換成爬距相對(duì)較大的合成絕緣子提升線路絕緣性能，對(duì)避免雷擊塔頂產(chǎn)生反擊過(guò)電壓情況具有十分良好的效果。不過(guò)對(duì)于避免繞擊側(cè)情況發(fā)揮的作用明顯不足，且增加絕緣子數(shù)量的情況下，會(huì)受到桿塔頂端位置絕緣間隙與導(dǎo)線對(duì)地安全距離的約束影響。鑒于此線路絕緣能力的提升通常存在異性的限制范圍，安裝耦合地線通常在丘陵或是山地條件應(yīng)用較多，能夠?qū)?dǎo)線進(jìn)行屏蔽保護(hù)，采取擊距原理有效減小導(dǎo)線存在的暴露弧段。由于各種因素的限制約束，架設(shè)耦合地線不適用于舊線路防雷。鑒于此，研究不受條件約束的防雷對(duì)策至關(guān)重要，對(duì)于安裝線路避雷器以及減小桿塔接地電阻等采取整合與分析，基于對(duì)防雷方式的角度，真正發(fā)揮應(yīng)有的防雷效果。

1、電力線路遭受雷擊發(fā)生跳閘的原因

配網(wǎng)電力線路遭受雷擊破壞的影響因素包括：架空地線、桿塔接地電阻、雷電強(qiáng)度、線路絕緣放電電壓。

1.1雷電直接擊中電力線路

通常，配網(wǎng)電力線路中產(chǎn)生大氣過(guò)電壓包括兩種情況：感應(yīng)雷過(guò)電壓和直擊雷過(guò)電壓。其中，感應(yīng)雷過(guò)電壓是雷電擊中線路附近的地面，產(chǎn)生電磁感應(yīng)而引發(fā)的過(guò)電壓;直擊雷過(guò)電壓是雷電直接擊中電線形成的過(guò)電壓。按照性質(zhì)的不同，可以將電力線路的雷擊故障分為雷電繞擊和反擊閃絡(luò)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)顯示，在電力系統(tǒng)受到的雷電襲擊中，直擊雷過(guò)電壓的危害性最大。由于配網(wǎng)電力線路對(duì)應(yīng)的防雷措施不同，所以在選擇防雷措施時(shí)，首先要確定線路遭受雷擊導(dǎo)致跳閘的具體原因。

1.2電力線路遭受雷電繞擊

電力線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果和模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，電力線路遭受雷電繞擊的概率與高壓電力線路途經(jīng)地的地形地貌、地質(zhì)條件、桿塔高度和避雷線對(duì)邊導(dǎo)線保護(hù)角有直接關(guān)系。位于山地的電力線路受到雷電繞擊的概率是平原地區(qū)的3倍，因?yàn)樵谏絽^(qū)架設(shè)電力線路時(shí)，桿塔的跨越幅度和高差檔距較大，線路抵抗雷電的能力較弱。如果某地區(qū)的雷電活動(dòng)強(qiáng)烈，則這個(gè)區(qū)段的電力線路會(huì)更容易受到雷電的襲擊。

1.3電力線路遭受雷電反擊

當(dāng)雷電電流經(jīng)避雷線、雷擊桿傳入接地和塔體時(shí)，會(huì)導(dǎo)致塔桿電位的升高，進(jìn)而導(dǎo)致相導(dǎo)線出現(xiàn)過(guò)電壓。當(dāng)塔體電位與導(dǎo)線過(guò)電壓合成的電流超過(guò)輸電線路絕緣子閃絡(luò)的電壓時(shí)，接地桿塔與導(dǎo)線間就會(huì)產(chǎn)生反擊閃絡(luò)。提高耦合系數(shù)、降低桿塔電阻、增強(qiáng)線路的絕緣能力、減小分流系數(shù)均是有效的電力線路防雷方式。

2、改進(jìn)防雷措施的具體方法

根據(jù)防雷措施存在的不足之處進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)于提升防雷效果，提高電力線路運(yùn)行的安全穩(wěn)定性具有重大的意義。改進(jìn)現(xiàn)有的防雷措施主要包括以下幾個(gè)方面：

2.1科學(xué)合理規(guī)劃設(shè)計(jì)送電線路

為有效提升送電線路發(fā)展建設(shè)防雷能力，首先，最為根本的是對(duì)線路自身基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施做出保障，線路傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施建設(shè)需最大程度減小引發(fā)雷擊范圍，從而對(duì)地理位置進(jìn)行規(guī)劃有效降低雷擊情況的發(fā)生。比如，基礎(chǔ)線路建設(shè)階段，需盡可能排除水資源、礦產(chǎn)資源等區(qū)域，增強(qiáng)送電線路鄰近區(qū)域的絕緣范圍，確保傳輸穩(wěn)定不受影響。又如，某地區(qū)線路基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施建設(shè)階段，對(duì)施工區(qū)域采取仔細(xì)勘察，對(duì)線路基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施建設(shè)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，有效減小線路實(shí)際運(yùn)行階段雷擊跳閘等現(xiàn)象的發(fā)生概率。

2.2減小保護(hù)角

保護(hù)角，即雷電保護(hù)角，指的是邊相導(dǎo)線與避雷線的連線方向與與避雷線相垂直方向的夾角，其主要的作用是保護(hù)邊相導(dǎo)線不會(huì)被雷電擊中，但是該角度值設(shè)計(jì)的不合理導(dǎo)致導(dǎo)線還存在發(fā)生繞擊性故障的危險(xiǎn)，特別是對(duì)于導(dǎo)線另一側(cè)的雷擊放電現(xiàn)象無(wú)法做到完全避免。因此，減小該保護(hù)角的角度值，并盡可能使之成為負(fù)值才能最大可能保護(hù)導(dǎo)線不被雷電擊中。

2.3架設(shè)耦合地線

如果無(wú)法有效減少桿塔的電阻，可以在導(dǎo)線下架設(shè)地線，以增加導(dǎo)線與地面間的耦合效果，減少絕緣子的電壓值，并對(duì)雷電起到分流的作用。對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)的線路來(lái)說(shuō)，可以全線架設(shè)避雷線，通過(guò)消弧線圈接地，自動(dòng)降低雷擊線路造成的單相接地，避免跳閘和相間短路故障的發(fā)生。兩廂或三廂線路遭到雷擊會(huì)造成導(dǎo)線的閃絡(luò)現(xiàn)象，但不會(huì)出現(xiàn)跳閘問(wèn)題，因?yàn)殚W絡(luò)導(dǎo)線的作用與地線相似，它增加了耦合作用，減少了閃絡(luò)導(dǎo)線上絕緣子的電壓值，提高了電力線路抵抗雷擊的水平。

2.4安裝避雷器

送電線路安裝避雷器，當(dāng)桿塔同導(dǎo)線之間存在的電位差大于避雷器電壓情況下，避雷器則會(huì)產(chǎn)生分流效果，避免絕緣子發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象。雷擊跳閘現(xiàn)象發(fā)生概率較大的送電線路，應(yīng)采取科學(xué)合理的選擇性安裝。線路避雷器通常包括無(wú)間隙型與帶串聯(lián)間隙型。①無(wú)間隙型。避雷器同導(dǎo)線之間采取直連，對(duì)電站型避雷器做出借鑒與延續(xù)，帶有穩(wěn)定的吸收沖擊能量，運(yùn)行與操作電壓情況下，無(wú)放電延時(shí)與串聯(lián)間隙不發(fā)生動(dòng)作，避雷器自身不帶電，排除電器老化問(wèn)題;串聯(lián)間隙上部與下部位置電極為垂直設(shè)置，放電特性無(wú)變化、分散性較小等特點(diǎn)。②帶串聯(lián)間隙型。避雷器同導(dǎo)線之間采取空間間隙進(jìn)行有效連接，雷電電流出現(xiàn)則會(huì)承受工頻電壓產(chǎn)生的作用，可靠性良好運(yùn)行期限較長(zhǎng)等特點(diǎn)。帶串聯(lián)間隙型應(yīng)用較為普遍，間隙存在的隔離效果，避雷器不需要考慮運(yùn)行電壓與老化問(wèn)題，故障問(wèn)題對(duì)線路運(yùn)行不產(chǎn)生影響。

2.5線路運(yùn)行管理

架空電力線路是確保電網(wǎng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，因?yàn)榇嬖诘奈恢孟鄬?duì)特殊，受各種因素影響也比較嚴(yán)重，想要加強(qiáng)防雷效果，首先應(yīng)該在管理方面做好工作。首先，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)防雷設(shè)備的定期巡視。受架空電力線路特殊性影響，一般配置的防雷設(shè)備都在野外環(huán)境，造成外力因素的破壞比較嚴(yán)重，包括自然因素以及人為因素。為確保防雷預(yù)防設(shè)備的完整性以及有效性，要求管理人員必須要定期對(duì)其進(jìn)行檢查，能夠隨時(shí)掌握其運(yùn)行狀態(tài)，確保其能夠在防雷措施中起到良好的效果。其次，防雷設(shè)備進(jìn)行定期檢測(cè)。為確保防雷設(shè)備的正常運(yùn)行，還需要定期對(duì)其進(jìn)行性能檢測(cè)，主要是結(jié)合線路工作實(shí)際情況，制定詳細(xì)的設(shè)備檢修計(jì)劃，對(duì)線路避雷器記數(shù)的動(dòng)作情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，線路避雷器運(yùn)行一般要2～3年內(nèi)停電檢修一次。如果線路避雷器運(yùn)行時(shí)間超過(guò)5年，則需要停電進(jìn)行直流1mA參考電壓以及75%參考電壓線泄露電流試驗(yàn)，檢查避雷器本體是否存在劣化現(xiàn)象。

3、結(jié)語(yǔ)

為降低雷電災(zāi)害事故產(chǎn)生，設(shè)計(jì)階段需對(duì)送電線路途經(jīng)地區(qū)的自然情況、地形條件、雷電現(xiàn)象、土壤電阻率等情況做出充分的了解與掌握，并按照已經(jīng)架設(shè)送電線路穩(wěn)定運(yùn)行的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)等，采取對(duì)比的方式選取科學(xué)合理高效的防雷措施，增強(qiáng)送電線路防雷能力。雷電是較為復(fù)雜且隨機(jī)性較高的自然現(xiàn)象，需電力各個(gè)部門進(jìn)行緊密協(xié)作配合，避免雷電災(zāi)害事故發(fā)生的頻發(fā)，提升送電線路穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)山西送變電工程有限公司）