關于山區35KV線路防雷的分析

錢海衛

摘 要：目前山區輸電線路雷擊跳閘率很高，雷擊配電網線路造成的電力系統運行事故屢有發生，嚴重影響供電可靠性和電網安全，本文主要對山區35KV線路雷害事故的進行原理上的分析，找出適合山區35KV線路雷害事故的防范對策，如安裝線路避雷器、降低桿塔接地電阻等方案。

關鍵詞：山區;35KV線路;防雷;措施

1輸電線路雷擊的幾種形式：

1.1雷擊大地時

當雷擊線路附近大地時，雷電通道的雷電流在通道的周圍建立了強大的磁場，由于雷電流的對電放電，使磁場通道的正電荷得到迅速釋放，使附近的電力線路產生感應過電壓。由于距離的遠近的隨機性，和雷電流的強弱，此類的雷害所遇不多。

1.2距離更近的雷擊

當雷擊距離線路較近L≤65時，此時雷電實際上會被桿塔或導線吸引，形成雷擊桿塔或導線。但先導通道磁場的迅速變化，使導線生產強大的感應過電壓，一次雷擊，線路不同相的導線均會產生感應過電壓，但如架設了避雷器，則會在避雷線的屏蔽作用下，感應過電壓會大大降低。

1.3雷擊避雷線檔距中央時

在沿導線的兩側將產生雷電流向相鄰桿塔運動，經L/2Vb的時間到達桿塔，由于桿塔的接地作用，在桿塔處將有一處反射波返回雷擊點，若雷擊點的電流未達到幅值，雷擊點的電位將下降，若雷擊點電流達到幅值，產生疊加效應，產生更大的雷電流，破壞性更大。如雷擊導線，外部雷電過電壓施加在線路上，會發生絕緣子閃絡，如絕緣子性能良好，則閃絡過后，線路仍可維持供電，但如絕緣子性能已降低，或有零值和低值瓷瓶存在，閃絡過后有工頻電壓仍可在雷電閃絡的瓷瓶串建立穩定的工頻短路電弧，而造成瓷瓶串的擊穿事故。

1.4雷電繞擊線路

對于35KV以上線路，架設避雷線是直擊雷防護最好方法，即便如此，線路仍然有雷閃繞過避雷線擊中導線的可能，雖然繞擊的概率較小，且比較直擊桿塔或導線的過電壓要小，但一旦發生，往往會引起線路絕緣子串的閃絡擊穿。因繞擊率與桿塔高度、避雷線懸掛高度和線路經地區的地形地貌有關，尤其是在山區，山區的繞擊率是平原地區的3倍，

2事例分析：

2.1事故經過

2011年6月9日北寧線48#塔兩邊相瓷瓶被擊碎，中相瓷瓶擊穿后炸碎，中相導線掉落在下橫擔上。此處在兩年內發生了共發生三次雷擊事故。經現場勘察，北寧線48#塔位處寧溪鎮邊緣，四周空曠，遠處環山，48#塔立在一處孤零零的小山坡上，山高50米。無避雷線。頂線懸式瓷瓶已被炸碎，散落四周，導線掉落在下橫擔上，兩邊相導線被擊穿，登桿檢查后，發現有燒灼的痕跡，水泥桿頂有燒灼的痕跡。此地帶為土質為巖石，土壤電阻率較高。

2.2事故原因分析：

經現場勘察和分析認為，此處事故原因為雷直擊桿頂，雷電流經桿塔直接沖擊接地，因接地電阻較高，形成較高的雷過電壓。同時在各導線上產生感應電壓，因桿塔上的電位較高，桿塔對導線形成反擊過電壓，遠高絕緣子串的沖閃電壓U50% ，造成三相絕緣子閃絡，頂線瓷瓶閃絡后因導線正常電壓建立了對桿塔的燒弧，致使瓷瓶碎裂。縱觀此處的多次雷擊事件，此處的雷擊的異常頻繁，與線路所處地理位置有關，寧溪山區是雷電活動的高發區，且48#塔的所處位置在環山的盆地，周圍平地，只有一座小山坡。48#處在小山坡的最高位，因此，地理位置是造成多次雷擊的重要因素，我局因此對這條線路因老化多次提出需要改造的申報，但種種原因無法實行。在無法實施改造的情況下，針對此處，采用避雷措施是非常必要。

2.3事故后防范措施：

初定兩個方案，一、架設避雷線，通過避雷線引流入地。二、裝設避雷器。架設避雷線方案雖然可行，但35KV線路整體耐雷水平不高，存在著繞擊的可能，此條線路在以往也有存在繞擊的案例。且35KV線路增設避雷線，工程量過大。因此架設避雷線方案不可行。第二個方案，裝設避雷器后，當雷擊桿塔或繞擊導線在絕緣子串兩端產生的過電壓超過避雷器的放電電壓時，避雷器首先導通動作，釋放雷電流，從而保護絕緣子串免于閃絡。因此方案成本小，帶來效果較好，采用此方案;加裝避雷器的同時，采用降阻劑來降低接地電阻，提高線路耐雷水平，防止反擊。

3山區線路的防雷措施：

3.1架設避雷線

架設避雷線是架空電力線路最基本的防雷措施之一，也最具效果，防止雷直擊線路，或當雷擊桿塔頂時起到分流作用，降低桿塔頂的電位;對導線有耦合作用，屏蔽導線作用，降低導線上感應電壓。避雷線對高電壓等級線路全線裝設效果較好，對35KV線路及以下線路，由于線路本身絕緣比較薄弱，沿全線裝設避雷線效果不大，一般在進出線段1-2公里內進行架設。

3.2降低桿塔的接地電阻

雷電活動強烈的地帶或經常發生雷擊故障的桿塔應改善接地裝置、電阻率。于一般高度的桿塔，降低接地電阻是提高線路耐雷水平、防止反擊過電壓的有效措施，但山區線路由于桿塔有效高度及偏坡、傾角等因素的影響，繞擊和感應過電壓的概率增大。而繞擊和感應過電壓與桿塔接地電阻是無關的。因此降低接地電阻不是減少雷擊的唯一措施，反而應該作為防雷的輔助措施。所以山區線路桿塔接地電阻在30Ω以下的，沒有必要花更大的力氣去改善接地。而應將重點放在易擊段，改善線路的屏蔽，使線路維持一定的耐雷水平。

3.3加強線路絕緣

線路的絕緣水平與耐雷水平成正比，由于輸電線路個別地段需采用大跨越高桿塔（如：跨水庫桿塔），這就增加了桿塔落雷的機會。高塔落雷時塔頂電位高，感應過電壓大，而且受繞擊的概率也較大。為降低線路跳閘率，可在高桿塔上增加絕緣子串片數，加大大跨越檔導線與地線之間的距離，以加強線路絕緣。在35kV及以下的線路可采用復合絕緣子等沖擊閃絡電壓較高的絕緣子來降低雷擊跳閘率。

3.4安裝線路避雷器

長期以來，避雷器一直是電力系統限制大氣過電壓的主要措施。35kV線路一般采用3-4片絕緣子，其絕緣水平較低，防雷的措施一般采用安裝避雷線、消弧線圈等措施，很少采用線路避雷器，線路避雷器在10KV線路上已經廣泛應用，并取得較好的效果，而35KV線路還是采用一般的防雷措施，存在一些問題，因此，需要采用其它更有效防雷措施，如安裝線路避雷器。線路避雷器與絕緣子串并聯，其沖擊放電電壓和殘壓均低于絕緣子串的放電電壓，當雷擊桿塔或繞擊導線在絕緣子串兩端產生過電壓超過避雷器的放電電壓時，避雷器首先動作導通，釋放雷電流，從而保護絕緣子串閃絡。這是對于老線路防雷的經濟、有效的辦法。這種防雷措施將大大改善輸電線路防雷性能，且性能與投資比較高。

3.5架設耦合地線

采用架設耦合地線的措施，即在導線下方再架設一條地線。它的作用主要有以下方面：加強架空地線與導線間的耦合，使線路絕緣上的過電壓降低;增加了對雷電流的分流作用;運行經驗表明，耦合地線對減小雷擊跳閘率的效果是顯著的，尤其在山區的輸電線路其效果更為明顯。

4小結

線路防雷的基本途徑：一方面盡量避免雷害的發生，這需要在設計源頭上著重考慮。一方面在雷害情況不能避免的情況下，盡量降低外絕緣的過電壓。同時平時線路的運行維護也非常重要，運行部門的對線路本體絕緣性能的監測，接地電阻值的記錄，絕緣子串的清掃、低值絕緣子的更換等不僅僅是防雷的有效措施，更為今后的線路防雷積累寶貴的經驗和數據。雷電活動是一個復雜的自然現象，需要電力系統內各個部門的通力合作，才能盡量減少雷害的發生，將雷害帶來的損失降低到最低限度。

參考文獻：

[1]葉運濤.山區10kV架空配電線路防雷措施及其改進.[J] . 科技資訊. 2019（36）.