高壓輸電線路雷電干擾成因及措施

黃中華

摘 要：隨著電力建設在我國的快速發展，因此對高壓輸電線路供電可靠性要求也越來越高。高壓輸電線路通常情況下都暴露在野外，具有分布廣、線路長等特點，很容易受氣候與地形條件的影響，遭雷擊的情況也時有發生。因此提高高壓輸電線路的防雷性能，提升高壓線路的運行水平，是當下研究高壓線路保護的重要工作。

關鍵詞：高壓輸電線路;雷電干擾成因;措施

前言

如何減少雷擊對線路設備及電網安全穩定運行所造成的危害是線路防雷工作重點，概述了輸電線路雷電干擾的基本情況，并對輸電線路雷電干擾進行了技術分析，對輸電線路防雷措施問題進行了探討，提出了輸電線路綜合防雷措施。

1 輸電線路被雷電干擾的原因

對電氣設備絕緣油破壞作用的電壓都被稱為過高壓，地面建筑物和構筑物和電力系統內的設備遭受雷電感應或直接雷擊時產生的過電壓則被稱為大氣過電壓，其能量來源于電力系統之外，因此又被稱為外部過高壓，外部過高壓對輸電線路影響非常大。雷電的出現有兩種原因，一是雷云與地面物體間的放電現象，被稱為地閃;二是雷云間的放電現象，這種被稱為云閃。地閃對輸電系統有嚴重的威脅，輸電線路在遭受雷擊后，其自身絕緣會被擊穿，致使相與相或相與地之間的短路，又因為大部分的高壓電網都是直接接地系統，當遭遇雷擊后，線路會直接跳閘，影響電網的正常運行，對國民經濟的發展造成嚴重破壞。為此，對雷電活動及其防護問題一直引起人們的關注。大多數雷云放電是發生在雷云之間，并且對地面沒有直接影響，而雷云對地放電雖然占的比例不大，但一旦發生，就有可能帶來較嚴重的危害。雷擊輸電線路造成開關跳閘停電，同時雷擊線路產生的過電壓沿線路侵入變電所，又是造成變電所主要電氣設備絕緣損壞的主要因素。

2 高壓輸電線路雷電抗干擾措施

2.1防繞擊雷避雷針的技術原理

當雷電云層形成時，云層與地面之間產生一個電場，此電場強度達到一定值時會使地面凸起部分或金屬部件上開始出現電暈放電，當雷電云層內部形成一個下行先導時，雷電放電過程便開始了，下行先導電荷以階梯形式向地面移動，下行先導攜帶著的電荷使地面建立起電場[1]。此時從地面的建筑物或物體產生一個上行的先導，此上行先導向上傳播一直到與下行先導會合，此時，閃電電流便流過所形成的通道，地面上的其他建筑物可能會生成好幾個上行先導與下行先導會合的第一個上行先導決定了雷擊點的位置。而輸電線路自控防繞擊避雷針串聯了小間隙，間隙的存在相當于在避雷針上串聯了一個電容，在足夠高的雷云場強下，小間隙兩極積累電荷，當場強超過小間隙的擊穿場強時將小間隙擊穿，產生一個比普通避雷針更快的上行先導，因而能夠比普通避雷針更加容易吸引雷擊。

2.2降低桿塔的接地電阻

桿塔接地電阻是影響塔頂電位的重要參數，對于一般高度的桿塔，當桿塔型號、尺寸與絕緣子型號和數量確定后，降低桿塔接地電阻對提高架空送電線路耐雷水平、減少反擊概率是非常有效的[2]。當桿塔型式、尺寸和絕緣子型式、數量確定后，影響線路反擊耐雷水平的主要因素則是桿塔接地電阻的阻值。各種電壓等級，線路耐雷水平均隨桿塔接地電阻的增加而降低。依據雷電流幅值累計概率分布的固有特點：低幅值雷電流出現的概率明顯大于高幅值雷電流出現的概率。由此可知，隨著系統標稱電壓的提高，桿塔接地電阻的作用將變得更加重要。根據不同的地形、土質，采取不同的改造接地網的技術方法，可有效降低所改造桿塔的接地電阻。實踐證明，改造接地電阻是很有效的防雷改進措施。

2.3防繞擊避雷針的設計

針對實踐中的繞擊特點，在采取防繞擊措施時，應當充分考慮以下幾個方面的問題：耐雷水平遠高于實際雷電活動強度的接地體設計過程中，可通過高空攔截方式，以保證其不進入到接地體繞擊區范圍之內;第二，針對那些需要防止反擊和繞擊的接地體，可通過降低雷電先導，對接地體閃擊高度進行準確定位。同時，在接地體的相應面可以安裝一些接閃設備，比如在線路桿塔的側面位置安裝防繞擊全屏蔽防雷裝置，并以此對進入到接地體側面卻屏蔽實效的雷電先導實施防繞擊;地線上也可以裝設相應避雷針，這對直擊雷、反擊雷的防范具有非常重要的作用[3]。

避雷針的攔截效率與被保護結構、雷電通道、極性以及電荷分布和先導電位、避雷針的數量、大氣條件等因素具有非常密切的關系。一般而言，大氣條件的影響主要表現在空氣溫度、適當越高，所布設的避雷針設備保護效果就越不明顯;同時放電定位高度越大，避雷針的攔截范圍也就會隨之增大，保護范圍也會隨之增大。基于以上分析，筆者認為實踐中應當注意一下幾個方面的問題：首先超過雷電先導定位高度所布設的避雷針等設備，難以對避雷針下方先導的接地體閃擊進行有效防范，基于此，建議在接地體的側面適當位置安裝一些接閃針。其次，不同方位避雷針出現定位迎面先導的方位也存在著一定的差異性。比如垂直方向上的避雷針比較容易實現接閃高空，因此最好不要將其安裝在輸電線路上，特別是已經布設避雷線的輸電線路，以免將高幅值雷云引到輸電桿塔之上，造成嚴重后。同時，可在桿塔上安裝適當的側面接閃針，這樣可以有效防范其進入到桿塔側面的避雷線屏蔽實效區，引發低空雷電先導問題，并對避雷線屏蔽不足問題進行彌補。再次，可有效防止高空和高幅值先導對接地體造成直擊，同時這也是高建筑結構防雷作業的關鍵所在。對于搞建筑結構頂端而言，一定要嚴格按照要求安裝相應的雷電接閃設備，沒有必要必須將高空大范圍的雷云全部吸引過來。對于周圍較空曠區域的超高建筑結構而言，實踐中為有效防范低空小雷電先導繞擊問題，建議在建筑結構的中部位置安裝適量的側向防繞接閃設備。

2.4裝設自動重合閘

眾所周知，山區的輸電線路，特別是架設在雷電活動頻繁的山上的線路，線路雷擊跳閘是不可避免的，重合閘裝置是則不失為線路防雷的好辦法。這樣可提高重合閘裝置動作的可靠性，有效地保證雷擊跳閘后的供電可靠性。雙回線路雷擊同時跳閘次數約占總雷擊跳閘的70%，為此應盡量減小雷電反擊造成的同塔雙回線路同時跳閘率（雷電繞擊因雷電流較小，一般不造成雙回線路跳閘），可在原有的同塔雙回線路桿塔上采用不平衡絕緣方式，即在其中一回線路中增加2片絕緣子，來提高該回線路的耐雷水平，而另一回線路保持原有絕緣水平不變。這樣，雷擊桿塔時弱絕緣的一回線路先閃絡，閃絡后的導線又相當于地線，增加了對強絕緣回路導線的耦合作用，使其不跳閘。

總結

線路遭雷擊是不可避免的，如何減少雷擊對線路設備及電網安全穩定運行所造成的危害是線路防雷工作的重點。加強對線路雷擊的分析，通過對運行線路所經過地區雷電活動的觀察測，累計雷暴日、年平均落雷密度、氣象條件、雷電反擊和繞擊跳閘率、雷擊部位、接地電阻、邊導線保護角等基礎資料，開展線路雷擊跳閘的調查、統計、分析，為線路的設計、技術改造提供技術依據，同事不斷探索防雷技術手段，大力推廣行之有效的防雷措施，使雷電對電網造成的危害降到最小。

參考文獻：

[1]何大勇.高壓輸電線路的絕緣配置以及防雷保護分析[J].科技經濟導刊，2017，（30）：47+45.

[2]郭明偉.試論高壓輸電線路綜合防雷措施的研究與應用[J].科技風，2017，（19）：173.

[3]李艷飛.高壓輸電線路的防雷保護及其絕緣配合探究[J].無線互聯科技，2017，（19）：8-9.

（國網四川省電力公司宜賓供電公司，四川 宜賓644000）