輸電線路防雷措施的分析

劉凱

摘要：近些年來，我國電網的規模不斷擴大，因為雷擊而引起的輸電線路運行故障問題越來越多，嚴重影響了輸電線路設備的安全運行，輸電線路因為雷擊造成的跳閘故障是影響供電安全的一個很大難題。所以，對輸電線路的防雷保護并找到一些合理有效的輸電線路防雷措施，是我國電力企業始終關注的重要問題。

關鍵詞： 110kV輸電線路;雷擊;危害;防范措施

引言

近年來， 根據故障分類統計， 線路因雷擊而引起的事故日益增多， 對線路的安全運行造成了嚴重威脅， 有部分110KV線路又是跨境線路， 每次事故巡視不但浪費了巨大的人力、物力而且加大了運行維護人員的勞動強度， 由此線路的防雷保護成了運行維護的重中之重， 防雷保護迫在眉睫。

1雷擊對輸電線路的危害

雷害對輸電線路的危害形式主要有兩種：直擊雷和感應雷。在實際運行中，常常是根據故障現象和以往經驗來分析110kV及以上電壓等級輸電線路受到雷害的原因。這樣的分析方法很難對雷害原因作出準確判斷，進而影響防雷的效果。對于架設在丘陵、山地地區的線路，山坡地形等因素對地面的空間電場影響比較大，繞擊率達到平原地區線路的3倍以上。直擊雷過電壓是雷電中危害電力設備絕緣最嚴重的一種。它的峰值非常高，容易對輸電線路造成燒傷、擊穿、絕緣子閃絡甚至導線被擊斷而引起停電事故等嚴重破壞現象。

2主要存在問題

2.1設計不合理

設計不合理主要體現在桿塔線路接地網設計不合理，在很多偏遠的地方仍然使用20世紀八九十年代的輸電線路。由于當時設計的標準偏低，使用的接地鋼材多為扁鋼，不耐腐蝕，長時間運行后阻力會變大，接地不符合防雷要求。因此，在當前的使用功率電流下，防雷能力的偏向較弱。隨著人們生活水平的提高，對電器的功率需求越來越大，此類電路在長時間、大功率情況下運行易受到損害。設計不合理主要是由于線路陳舊引起的。

2.2接地腐蝕

在社會發展過程中，由于能源材料的不斷消耗和工業發展爆棚，局部地區產生酸雨等較強的腐蝕性液體。這對常年深埋于地下的線路十分不利，極易出現接地網腐蝕，造成電阻增大。使得碳鋼變脆、分層、松散，甚至破碎。對于氣候惡劣或者受到大氣污染嚴重的地區，接地腐蝕更顯嚴重。而對于靠海地區，由于海水或者海風中帶來NaCl成分，在長期使用過程中，鋼材會受到不同程度的腐蝕，其鋼材的電阻也會增大，進而造成接地不良。

2.3施工不達標

在避雷工程中，接地電路是深埋于地下的隱藏工程，因此使用質量不易保證，達不到工程要求也是常有的事情。高壓線路全線施工線路長，涉及土壤各有不同，地質環境有很大的差異。所以，在施工過程中時，如果整條電路都采用同一種標準，易造成線路搭建過程中出現不合理的情況。另外，當監督施工督促不到位時，會使埋于地下的防雷接地線路不夠，甚至部分裸露在土壤外。施工采購中，存在以次充好的情況，使得次品流入電路網絡建設中，可能平時不會出現嚴重的問題。但是，當受到雷擊或者較大浪涌電流時，由于電阻大等其他原因，會使某個局域區域的電路輸電線癱瘓，從而影響整條輸電電路的正常運轉。

3輸電線路防雷措施分析

3.1降低桿塔接地電阻

具體做法為：（1）垂直深井地極的材料采用鍍銅鋼棒地極，直徑Ф14.2mm，每根長1.22m，中間用專用連接器將多根接地棒連接起來，得到所需要的長度。鍍銅鋼棒地極因其強度高，所以特別適合深鉆，很容易打入地下，無需機械鉆孔開挖，施工方便。深井地極施工方法：在距離桿塔1米左右選好點后開挖深0.6～0.8米、寬0.4米的坑。將第一根帶有鉆頭的鍍銅鋼棒從坑中間打入地下，當地極棒上端離坑底0.1米時，用專用連接器接上第二根鍍銅鋼棒。然后繼續往下打，以此類推，打到所需要的長度或地極棒鉆頭碰到大石頭或巖石層即可停止。每組深井地極之間的距離應大于5米。在施工過程中，當鍍銅鋼棒碰到大石頭或巖石層無法再打下去，深井地極長度不夠要求時，根據具體情況，可增加深井地極組數量，直到接地電阻值達到要求為止。（2）對于部分地基電阻率過高的桿塔，采用地網引出，在其附近電阻率較低區域建立地網，以水平地極為主垂直地極為輔的延伸地極方式。

3.2安裝復合外套金屬氧化物線路避雷器

裝設線路避雷器防雷要達到技術經濟性，具體要求如下：（1）對特殊的桿塔（如坡頂、跨度較大桿塔及遭受過雷擊或易遭受雷擊的桿塔）安裝一組（三相）線路避雷器。（2）孤立桿塔安裝一組（三相）線路避雷器。（3）接地電阻很大的桿塔安裝一組（三相）線路避雷器。

3.3增加桿頭絕緣

為了進一步提高輸電線路的絕緣水平，保證防雷接地設施的正常運行，設計人員應當優化絕緣子設計，提高防雷接地設施的運行效果。在設計工作中，設計人員應該優先選擇制作技術水平高的優質絕緣子，并充分考慮實際情況衡量絕緣子維修更換工作的難易程度，盡量降低操作難度，同時也要保證設計方案的可靠性，就目前來講，有機合成絕緣雖然相較于陶瓷、玻璃絕緣子性能稍差一些，但是由于其具備抗擊穿結構，可以在受雷擊時規避不可逆現象，所以設計人員可以根據當地的情況選擇合適的絕緣子來提高輸電線路抗雷擊水平。

以110kV線路為例，如果線路所處地區的海拔低于1000m，其絕緣子數量應為8片左右;如果檔距過大或是桿塔高于了40m，那么，絕緣子數量應按照每增加10m加裝1片的標準來確定。對大跨越、谷口兩側、懸崖邊及易受雷擊的桿塔增加1～2片絕緣子，提高耐雷水平。

3.4加裝側向避雷針

在超過30米高度、大跨越、谷口兩側、懸崖邊及易受雷電繞擊的桿塔上安裝側向避雷針，以防護進入桿塔側面避雷線屏蔽失效區的低空雷電先導，補充避雷線屏蔽的不足。

3.5設置耦合底線

如果對土壤電阻率的減少和對避雷線的設置還是沒能有效改善防雷的效果，那就需要進行耦合底線的設置來減少輸電線路被雷擊的可能性。所謂的耦合底線的設置就是在輸電線的下面設立一個底線，然后通過對避雷線以及輸電線之間的耦合的強度，讓輸電線路上的電壓能有效減弱，并且輸電線路如果遇到雷電的突襲還可以有分流的作用，可以有效避免輸電線路遭遇雷電的襲擊而發生設備出現故障的概率

3.6自動重合閘保護裝置

在輸電線路的防雷設計中，設置自動重合閘保護裝置是較為常見的設計方法之一，設計人員應對工程所在地區的降雨及雷電情況進行前期勘察，針對當地天氣情況需求對自動重合閘保護裝置進行設計并在安裝時對其進行科學調試，以此確保輸電線路在遭遇雷電閃絡后可以進行自動重合，保證線路的正常運行，降低因雷擊造成的停電事故的發生概率。

結論

雷電是一種自然現象不能阻止，只能通過人為方法減少雷電對輸電線路的影響。常規方法不能高效全面地提高輸電線路的抗雷率，只能局部降低雷電反擊跳閘率。氧化鋅避雷器可從根本上消除雷電反擊跳閘率，防止雷電擊中輸電線路和輸電高塔。架設避雷線、減少保護角及降低桿塔接地電阻都可有效提高輸電線路的耐雷水平。添加降阻劑可降低地區的電阻率，但是對于一些高電阻率的地區效果并不顯著。安裝線路型避雷器可顯著提高輸電線路的耐雷能力，但安裝成本過高，不適合大面積鋪設。

參考文獻：

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