電力高壓線路的防雷方案

梁根華

廣東金輝華集團(tuán)有限公司 廣東廣州 510000

1 常用的架空線路防雷改進(jìn)措施

1.1 架空輸電線路雷害事故的形成通常要經(jīng)歷這樣四個(gè)階段

輸電線路受到雷電過電壓的作用：輸電線路發(fā)生閃絡(luò)；輸電線路從沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電壓；線路跳閘，供電中斷。針對(duì)雷害事故形成的四個(gè)階段，現(xiàn)代輸電線路在采取防雷保護(hù)措施時(shí)，要做到“四道防線”，即：

（1）防直擊，就是使輸電線路不受直擊雷。

（2）防閃絡(luò)，就是使輸電線路受雷后絕緣不發(fā)生閃絡(luò)。

（3）防建弧，就是使輸電線路發(fā)生閃絡(luò)后不建立穩(wěn)定的工頻電弧。

（4）防停電，就是使輸電線路建立工頻電弧后不中斷電力供應(yīng)。

1.2 常用的防雷措施有

架設(shè)避雷線、安裝避雷針、加強(qiáng)線路絕緣、采用差絕緣方式、裝設(shè)藕合地線、升高避雷線減小保護(hù)角、裝設(shè)消雷器及預(yù)放電棒與負(fù)角保護(hù)針、使用接地降阻劑等。

2 高壓線路雷擊的繞擊成因和反擊成因分析

2.1 繞擊成因

通過相關(guān)測(cè)驗(yàn)與模擬發(fā)現(xiàn)，避雷線對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線保護(hù)角、線路所通過區(qū)域的地形地貌、桿塔高度和地質(zhì)特征等都會(huì)對(duì)雷電繞擊率產(chǎn)生直接影響。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，相比較普通高壓線路而言，山區(qū)線路的繞擊率會(huì)高出兩倍。因?yàn)樯絽^(qū)輸電線路設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)高差檔位很大、跨度很大的情況，進(jìn)而降低線路的防雷水平。而在一些有著較強(qiáng)雷電活動(dòng)的地區(qū)，輸電線路也更易遭受雷擊風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 反擊成因

在雷電經(jīng)過避雷線、塔頂或者雷擊桿時(shí)，其電流會(huì)升高塔桿電位，并在相導(dǎo)線上形成感應(yīng)電壓。這兩者所合成的電位差如果高出了高壓線路的絕緣閃絡(luò)電壓，就會(huì)在桿塔和導(dǎo)線之間形成閃絡(luò)，而這種閃絡(luò)就有著反擊效果，可避免高壓線路受到雷擊。其公式如下：

通過以上的公式可以發(fā)現(xiàn)，如果將Rch（桿塔接地電阻）降低，將k（耦合系數(shù)）提高，將β（分流系數(shù)）減小，或者是將高壓線路的絕緣能力加強(qiáng)，都可以有效提升其反擊能力，使其免受雷電危害[1]。

3 高壓線路的防雷方案分析

3.1 加強(qiáng)絕緣水平

（1）通過差絕緣法加強(qiáng)絕緣水平。該方法在中性點(diǎn)未接地或者是經(jīng)過消弧線圈接地，且導(dǎo)線排列成三角形的情況下十分適用。差絕緣就是三相絕緣在同一個(gè)基桿塔上的差異性，分別將一片絕緣子增設(shè)在上邊一相和下邊兩相。在上導(dǎo)線或桿塔被雷擊中時(shí)，先被擊穿的是上導(dǎo)線位置的絕緣相，然后通過桿塔流進(jìn)大地，以此來避免兩相閃絡(luò)情況發(fā)生。

（2）通過不平衡絕緣法加強(qiáng)絕緣水平。就當(dāng)今的高壓線路和超高壓線路而言，雙回路線同桿架設(shè)的情況不斷增加，如果通過常規(guī)的防雷措施對(duì)此類線路進(jìn)行防雷保護(hù)，則很難滿足實(shí)際的防雷需求。在這樣的情況下，就可以應(yīng)用到不平衡絕緣法，以此來實(shí)現(xiàn)雷擊時(shí)雙回路跳閘幾率的有效降低，避免供電中斷。該方法的使用原則是讓雙回路絕緣子在串片數(shù)量上具有差異性，這樣在發(fā)生雷擊時(shí)就會(huì)先擊穿串片數(shù)量少的回路，使其產(chǎn)生閃絡(luò)，而閃絡(luò)后的導(dǎo)線就相當(dāng)于接地導(dǎo)線，從而讓另一回路的耦合作用增加，使其不形成閃絡(luò)，保障其供電的持續(xù)性[2]。

3.2 耦合地線的增設(shè)

耦合地線的作用有兩個(gè)，第一是實(shí)現(xiàn)接地電阻的降低，根據(jù)相關(guān)研究表明，接地線的連續(xù)伸長(zhǎng)可通過沿著線路在地下埋設(shè)1-2根接地線的方式來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也可以將其和下一基桿塔中的接地裝置連接，此類情況對(duì)工頻接地電阻的組織并無要求。通過國(guó)外的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這種方法可以讓土壤所具有的電阻率降低，更容易將雷電導(dǎo)向大地，進(jìn)而達(dá)到防雷效果。第二是可以作為一部分的解控地線，不僅可以作為防雷線起到分流作用，同時(shí)也可以作為避雷線起到耦合作用，以此來提升線路防雷水平，保障高壓輸電的安全性。

3.3 避雷器的適當(dāng)運(yùn)用

在安裝了避雷器之后，導(dǎo)線和塔桿之間的電位差如果超出了防雷器所具有的動(dòng)作電壓，防雷器就會(huì)加入到分流中，以此來避免絕緣子閃絡(luò)情況的發(fā)生。通過實(shí)際的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可知，如果高壓線路的雷擊跳閘情況比較頻繁，可通過避雷器的安裝來起到良好的避雷作用。因?yàn)楸芾籽b置的加設(shè)需要比較大的資金投入，所以只有在一些特殊的情況下才會(huì)應(yīng)用到這種防雷保護(hù)方案。

3.4 避雷針和避雷線的加裝

電力線路如不具備足夠高的絕緣性能，一定要進(jìn)行避雷針的獨(dú)立安裝，以此來達(dá)到良好的防雷效果。如果電力線路有著比較高的絕緣性能，可直接將避雷針裝置在配電裝置構(gòu)架上，以此來提升電氣設(shè)備的防雷效果。在避雷針配電構(gòu)架的設(shè)置過程中，需要進(jìn)行接地裝置的布設(shè)，接地裝置和桿塔地網(wǎng)之間的連接點(diǎn)距離應(yīng)該在15m 以上。在避雷器受到雷擊時(shí)，避雷器和大地連接的裝置上就會(huì)形成一個(gè)很高的電位，在雷電沿著接地網(wǎng)逐漸傳播到接地點(diǎn)的過程中，雷電的作用會(huì)逐漸減弱，這樣就不會(huì)在高壓線路出現(xiàn)反擊事故[3]。在變電所線路中，因?yàn)榕潆娧b置到變電所第一根出線桿的距離較大，所以在具體的防雷保護(hù)過程中，可以將避雷線設(shè)置在變電所構(gòu)架上，將這一段線路保護(hù)好，這樣的方法會(huì)比避雷針的設(shè)置更具有經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)楸芾拙€的兩端具有分流作用，所以將其設(shè)置在門型架構(gòu)上也可以達(dá)到良好的防雷效果，但是在土壤電阻率超過1000Ω·m 的地區(qū)，則應(yīng)該進(jìn)行集中接地裝置的設(shè)置。在土壤電阻率低于500Ω·m 地區(qū)的35KV-60KV 的配電裝置中，避雷線可以設(shè)置在門型架構(gòu)上，但是也需要進(jìn)行集中接地裝置的設(shè)置。如果土壤所具有的電阻率超過500Ω·m，避雷線應(yīng)該在終端桿塔位置終止，并用避雷針來進(jìn)行一檔線路保護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雷電對(duì)于高壓線路的危害性極大，所以，做好防雷保護(hù)措施才是保障高壓線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容。在具體的防雷保護(hù)過程中，電力單位一定要明確高壓線路遭遇雷擊的原因和反擊原因，并以此為依據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況來制定合理的防雷方案。以此來保障高壓線路的良好運(yùn)行.