高壓輸配電線路的防雷措施研究

胡金龍

摘 ?要：高壓輸配電線路工程是我國(guó)電力系統(tǒng)中最重要的一環(huán)，而如何讓高壓輸配電線路防雷也一直是專(zhuān)家們重點(diǎn)研究的問(wèn)題。本文將從雷電對(duì)高壓輸配電線路的影響，以及高壓輸配電線路防雷的原因這兩個(gè)方面入手，簡(jiǎn)單闡述高壓輸配電線路的防雷措施。

關(guān)鍵詞：高壓輸配;電線路;防雷措施

前言：“聯(lián)合國(guó)國(guó)際減災(zāi)十年會(huì)議”最新公布，雷電災(zāi)害是最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全世界，雷暴平均每分鐘發(fā)生2000次，造成人員傷亡每年超過(guò)10000人，而因雷電擊中高壓輸配電線路造成的電線短路、跳閘、信息系統(tǒng)癱瘓、火災(zāi)等事故頻發(fā)，導(dǎo)致全球每年直接經(jīng)濟(jì)損失超20億美元。

1.雷電對(duì)高壓輸配電線路的影響

因?yàn)楦邏狠斉潆娋€路一般選在人跡罕至、環(huán)境惡劣的地方。桿塔架空搭建的建造方式，讓輸配電線路處在地勢(shì)高的位置，再加上金屬材質(zhì)，當(dāng)遇到雷雨天氣時(shí)，受到雷電波的干擾是比較輕微的影響，若是被雷電直擊，則會(huì)導(dǎo)致線路跳閘，輸電中斷，更嚴(yán)重的是，如果線路的絕緣保護(hù)層被擊穿，就會(huì)造成電氣火災(zāi)等更危險(xiǎn)的事故。例如，2020年8月3日17時(shí)53分，遼寧省沈陽(yáng)市，由于雷雨惡劣天氣導(dǎo)致雷電擊中沈遼西路附近的高壓輸配電線路而引燃草坪，所幸因消防救援支隊(duì)到場(chǎng)及時(shí)，使過(guò)火面積僅約10平方米，并未造成人員傷亡。

2.高壓輸配電線路防雷的原因

我國(guó)幅員遼闊，人口眾多，因此用電量也在逐年增加，2020年1月19日，據(jù)國(guó)家能源局報(bào)告，2019年，我國(guó)用電增長(zhǎng)率分別為第一產(chǎn)業(yè)同比增長(zhǎng)4.5%、第二產(chǎn)業(yè)同比增長(zhǎng)3.1%、第三產(chǎn)業(yè)同比增長(zhǎng)9.5%、城鄉(xiāng)居民生活同比增長(zhǎng)5.7%，全年共用電72255億千瓦時(shí)，發(fā)展到2020年8月，這一個(gè)月之內(nèi)全社會(huì)用電就高達(dá)7294億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)7.7百分點(diǎn)。因此，只有不斷完善高壓輸配電線路配置，才能保障我國(guó)電力系統(tǒng)持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。可據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)因雷擊導(dǎo)致高壓輸配電線路遭破壞造成的財(cái)產(chǎn)損失高達(dá)上百億。

3.高壓輸配電線路的防雷措施

3.1安裝避雷器

安裝避雷器是使野外高壓輸配電線路避免雷擊的方法之一，也是最基本，使用最廣泛的避雷方法。避雷器可以有效提升高壓輸配電線路的抗雷干擾能力，但由于受到高壓輸配電線路一般都架設(shè)在復(fù)雜環(huán)境的現(xiàn)實(shí)情況影響，再加上避雷器有一定的使用條件需要考慮，因此要結(jié)合具體的環(huán)境情況來(lái)有計(jì)劃地綜合確定避雷器的位置分布[1]。在避雷器的安裝過(guò)程中，要注意科學(xué)性與合理性，因此要從安裝避雷器的三個(gè)階段來(lái)分別考慮：首先，是在安裝之前，通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，具體的氣候的合理分析與把握，預(yù)測(cè)出安裝避雷器位置得詳細(xì)且周密的計(jì)劃;其次，是在安裝的過(guò)程當(dāng)中，要結(jié)合以往產(chǎn)生雷擊的經(jīng)驗(yàn)，在雷電災(zāi)害高度頻發(fā)的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)，以求效益最大化;最后，是在安裝完成之后，一定要對(duì)安裝部分進(jìn)行經(jīng)常及時(shí)且嚴(yán)格的檢查工作，使其一直處于安全標(biāo)準(zhǔn)線以?xún)?nèi)，這樣才能將避雷器對(duì)高壓輸配電線路的防雷作用發(fā)揮到極致。

3.2降低接地電阻

因?yàn)榻拥仉娮璧拇笮⊥瑫r(shí)也間接地反映了防雷能力，所以針對(duì)高壓輸配電線路桿塔的防雷，降低接地電阻是有效的方式之一，該方法的原理主要是通過(guò)降低桿塔頂部的電位來(lái)降低雷擊概率，也就是說(shuō)，當(dāng)桿塔被雷直擊時(shí)，因?yàn)闂U塔頂部的電位變低，高壓輸配電線路上的絕緣體不會(huì)輕易被擊穿，這樣就不會(huì)引起電壓跳閘。而降低接地電阻的方法一般分三種：第一種方法是降阻劑，用降阻劑主要是利用其偏堿性來(lái)保護(hù)接地體，但該種方法卻會(huì)在一定程度上對(duì)接地電阻產(chǎn)生腐蝕性，因此只能在短期內(nèi)使用;第二種方法是爆破接地，爆破接地技術(shù)的著手點(diǎn)在于土壤，通過(guò)向爆破后的土壤中加入降電阻的材料來(lái)改良土壤，降低土壤的電阻率，從而使接地電阻降低，提升高壓輸配電線路的防雷能力;第三種方法是增大接地而積，該方法是降低接地電阻措施中應(yīng)用最普遍的一種方法，其原理是，接觸面積與接地電阻成反比，即只要擴(kuò)大接地面積就會(huì)達(dá)到減小接地電阻的效果，雖然該方法耗材多，但卻可以長(zhǎng)期使用，后期維護(hù)也比前兩種方法更容易。經(jīng)過(guò)反復(fù)地實(shí)驗(yàn)證明，以500kV線路為例，每降低接地電阻5Ω時(shí)，線路的抗雷擊水平就會(huì)提高20%，同時(shí)跳閘率隨之降低4.5%。

3.3減少保護(hù)角

所謂的保護(hù)角，就是避雷線以及外側(cè)導(dǎo)線之間所成的垂直夾角，減少保護(hù)角可以有效提高絕緣等級(jí)以及避雷線的耐雷水平，也就是說(shuō)，在一定程度上對(duì)雷電進(jìn)行封堵，避免線路斷線，因此，該種方法也被叫做堵塞型防雷技術(shù)[2]。由于在高壓輸電線路的運(yùn)行過(guò)程中保護(hù)角不能發(fā)生改變，因此應(yīng)該在輸電線路架設(shè)完成之前預(yù)算出保護(hù)角，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)高壓輸配電線路桿塔高度大于40m時(shí)，保護(hù)角應(yīng)小于5°，另外，因?yàn)樯搅种欣讚舭l(fā)生的幾率更大，所以分布在山林中的避雷線保護(hù)角應(yīng)該更小。具體的操作方法為將三相導(dǎo)線按三角形的接法排布，通過(guò)提高避雷線頂端的高度來(lái)縮小保護(hù)角。還是以500kV線路為例，當(dāng)處在山林中時(shí)，在考慮邊坡的基礎(chǔ)上，保護(hù)角應(yīng)小于或等于-5°;當(dāng)處在平原中時(shí)，保護(hù)角應(yīng)小于或等于0°，也就是說(shuō)，保護(hù)角的度數(shù)要么是0°要么是負(fù)數(shù)。

3.4氣體噴射滅弧

氣體滅弧又被叫做氣體噴射滅弧，是最近幾年才興起的新型防雷措施，主要分為沖擊疏導(dǎo)、氣體噴射、工頻阻塞這三步，即為疏導(dǎo)加堵塞結(jié)合，其方式可分為外能式和內(nèi)能式兩種，這里的“內(nèi)”、“外”主要是指裝置內(nèi)、外的氣體。具體來(lái)說(shuō)：外能式是通過(guò)外部設(shè)備產(chǎn)生氣體，在輸電線路被雷擊后，外部設(shè)備產(chǎn)生的氣體會(huì)將電弧熄滅，外部設(shè)備一般分為角式或管型避雷器以及固相氣流滅弧防雷裝置;內(nèi)能式是通過(guò)內(nèi)部設(shè)備產(chǎn)生氣體，將雷擊所產(chǎn)生的能量，在壓縮或加熱設(shè)備中已有空氣介質(zhì)的作用下，產(chǎn)生噴射氣體從而將電弧熄滅。但無(wú)論是外能式還是內(nèi)能式，都是采用氣體滅弧的方式，都會(huì)實(shí)現(xiàn)滅弧防雷的效果。

3.5提高線路絕緣性

因?yàn)楸芾拙€直接接地，可以避免高壓輸配電線路不被雷電直擊，所以，安裝避雷線作為一種最有效的防雷措施被廣泛應(yīng)用。避雷線與輸配電線路形成的藕合作用會(huì)通過(guò)增大藕合系數(shù)來(lái)為高壓輸配電線路提供保障[3]。除此之外，就算是意外被雷電直擊中也會(huì)降低因雷擊而產(chǎn)生的過(guò)電壓，從而避免跳閘。盡管如此，也無(wú)法完全避免因雷擊導(dǎo)致的破壞，因此，只能盡可能地提高線路絕緣性，除了以上常見(jiàn)的方法外，還可以讓避雷線在經(jīng)過(guò)絕緣子串之后再與輸配電線路相連，以此

3.6合理選擇線路走向

在對(duì)各個(gè)地區(qū)地形的研究以及經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將經(jīng)常發(fā)生雷電襲擊的地區(qū)標(biāo)注出來(lái)，這些被標(biāo)注出來(lái)的地區(qū)就是通常情況下所說(shuō)的易擊區(qū)。因此，在高壓輸電線路的分布設(shè)計(jì)中，一定要避開(kāi)這些危險(xiǎn)高發(fā)區(qū)域，合理規(guī)劃線路，但在實(shí)際的架設(shè)過(guò)程中，一定會(huì)發(fā)生實(shí)在無(wú)法避開(kāi)的情況，就要將該部分線路作為重點(diǎn)防雷保護(hù)區(qū)，并采取相應(yīng)的措施對(duì)線路進(jìn)行保護(hù)，從而減少雷電對(duì)高壓輸電線路的影響。除此之外，還應(yīng)配合線路維修部門(mén)，在高壓輸電線路架設(shè)完成后，增加巡視工作，加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)與維護(hù)。

結(jié)論：綜上所述，由于高壓輸電線路在我國(guó)的重要地位，以及雷電對(duì)其造成的嚴(yán)重危害，提高高壓輸電線路的防雷能力勢(shì)在必行。經(jīng)上文分析可以得出，通過(guò)安裝避雷器、降低接地電阻、減少保護(hù)角、氣體噴射滅弧、提高線路絕緣性可以有效提高高壓輸電線路的防雷能力。

參考文獻(xiàn)：

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