輸電線路雷電防護的現(xiàn)狀與分析

趙陽 楊洋菠

摘要：據(jù)統(tǒng)計，我國因雷擊引起的輸電線路跳閘事故約占40%-70%，特別是在雷電多發(fā)區(qū)、土壤電阻率高的地區(qū)和山區(qū)。此外，輸電線路的電壓水平越高，遭受雷擊的風險越大。因此，如何有效地制定輸電線路防雷措施已成為保證電力系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運行的重要工作之一。

關鍵詞：輸電線路;防雷;現(xiàn)狀。分析研究

1線路防雷措施的決定因素

當輸電線路遭受雷擊和閃絡時，自動重合閘裝置消除工頻連續(xù)電流并繼續(xù)運行。只有當無法通過自動重合閘消除永久性故障時，線路才會停止運行。輸電線路采取何種防雷措施，主要取決于電力運行部門雷電事故的核方式。我國目前的評估是雷電閃絡率。世界上大多數(shù)國家，如歐洲、美國和日本，都評估雷擊的失敗率。因此，由于評估方法不同，我國防雷措施的出發(fā)點是盡量不讓線路雷擊閃絡，即采用“阻塞”法。我國雷擊后雖然采用自動重合閘裝置消除了閃絡故障，但在工頻電弧的作用下，絕緣子表面會發(fā)生燒蝕。因此，每次雷擊閃絡后，有必要派一名線路員尋找線路，以找到燒壞的絕緣子。但國外采用的是“疏浚式”方法，即允許線路發(fā)生雷擊閃絡，閃絡后可通過自動重合閘消除閃絡故障。由于工頻電弧一般與絕緣子平行引至保護間隙燃燒，絕緣子表面不會燒損，因此一般不需要巡線查找燒損的絕緣子。

2架空輸電線路的防雷措施

2.1設置避雷針

避雷針通常用于高壓等級的架空輸電線路，可有效避免雷電直接擊中架空輸電線路的導線，從而減弱過大沖擊電流對架空輸電線路的直接破壞。一般來說，架空輸電線路基本上都設有防雷線路，在超高壓或超高壓架空輸電線路上設置兩條防雷線路。該方法通過增加防雷線路的數(shù)量，提高了防雷線路的防雷能力。避雷線的保護角對架空輸電線路的防雷水平影響很大。我們需要調(diào)整避雷線的保護角度，以提高線路的防雷能力。在相同條件下，避雷線的保護角越小，架空輸電線路的防雷水平越高。減小避雷線的保護角可以大大降低輸電線路的雷擊繞組率，從而更好地防止雷擊故障。

2.2降低塔的接地電阻

降低桿塔接地電阻對防止雷擊具有重要意義。當雷擊絕緣電阻高的架空輸電線路時，架空輸電線路的塔頂將形成更高的電位，絕緣子將承受更大的電壓，更容易發(fā)生故障。如果架空輸電線路上的絕緣子發(fā)生故障，將破壞電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。同時，在線路桿塔絕緣電阻低的情況下，雷擊桿塔時，桿塔頂電位較小，絕緣子承受的電壓較小，不易擊穿。降低絕緣電阻的方法有很多，如延長接地體的長度，增加接地體的埋深，使用新型石墨烯接地體，使用降阻劑，合理使用這些方法可以降低桿塔的接地電阻，提高架空輸電線路的防雷能力。

2.3調(diào)整絕緣子爬電距離

調(diào)整絕緣子爬電距離也可以對架空輸電線路起到一定的防雷作用。調(diào)整絕緣子爬電距離的方法是將絕緣子上的絕緣片數(shù)量增加到合理值;改變安裝在架空輸電線路上的絕緣子類型。在架空輸電線路中，不同類型的絕緣子對絕緣子爬電距離的調(diào)整效果不同，因此在調(diào)整前應充分了解絕緣子的相關特性。通過合理調(diào)整絕緣子爬電距離，可以提高架空輸電線路的最大擊穿電壓和全線的防雷能力，從而提高架空輸電線路的絕緣能力。需要注意的是，架空輸電線路和變電站的絕緣容量應基本相同，而架空輸電線路的防雷則采用這種方法實現(xiàn)。如果不達到這一條件，架空線路雷擊產(chǎn)生的電波可能會損壞變電站設備，進而造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，架空輸電線路絕緣能力的提高應保持在一個合理的范圍內(nèi)，否則會破壞電力系統(tǒng)各部件之間的平衡，這對電力系統(tǒng)的順利運行是非常不利的。

2.4安裝保護間隙

架空輸電線路的防雷不僅可以通過阻塞實現(xiàn)，還可以使用“溝道”防雷作為“阻塞”防雷措施的有力補充，如在架空輸電線路上裝配并聯(lián)保護間隙。絕緣子之間應裝配平行間隙，以便雷擊架空輸電線路時產(chǎn)生的閃絡發(fā)生在平行間隙中，從而最大限度地減少雷擊對線路造成的損壞。組裝保護間隙時，確保架空輸電線路上絕緣子的長度大于開弧角。在此條件下，安裝保護間隙可以更好地起到疏導工頻電弧的作用，促進工頻電場的合理化。由此可見，增加保護間隙可以從另一方面更好地實現(xiàn)架空輸電線路的防雷，為輸電線路的防雷提供了新的思路。

2.5安裝可控放電避雷器

可控放電避雷針是安裝在輸電線路桿塔頂部的一種特殊結(jié)構(gòu)的避雷針裝置。通常安裝在500kV電壓等級的架空輸電線路上。當雷擊架空輸電線路時，采用控制放電避雷針可以降低線路的繞線率，從而降低線路的雷擊跳閘率。當可控放電避雷針安裝在地面附近電場強度較低時，雷云不會在地面避雷針保護區(qū)內(nèi)的地面物體范圍內(nèi)發(fā)生放電，可控放電避雷針針（通過行政拔罐、均壓環(huán)控制放電、可控儲能裝置）可控儲能裝置在儲存電場能量的雷云工況下，可控放電均壓環(huán)和主放電針處于同一電位和浮動狀態(tài)，與周圍大氣電位差小，電場強度t尖頭減小，幾乎不發(fā)生電暈放電，即保證小空間電荷的要求。通過分析架空輸電線路可控放電避雷器在雷擊時的動作過程，可以得出結(jié)論，該措施能有效地降低電暈放電雷電對輸電線路造成的損害，特別是在降低跳閘率和抑制電暈放電方面。

2.6安裝耦合接地電纜

耦合地線是降低線路反擊跳閘率的有效防雷措施。對于一些建成投產(chǎn)后經(jīng)常發(fā)生雷擊故障的線路段，可采取在導線下設置地線的措施。在架空輸電線路的防雷過程中，耦合地線通常有兩種作用，一方面增加避雷針與導線之間的耦合效應，降低絕緣子串上的電壓;另一方面，耦合地線也可以增加雷電電流的分流效應。運行經(jīng)驗證明，耦合地線起著重要的作用這種良好的特性使耦合地線廣泛應用于架空輸電線路的防雷保護中。

3結(jié)論

雷電活動是一種小概率事件，具有很強的隨機性，在確定輸電線路防雷措施時，應充分考慮線路的重要程度、系統(tǒng)運行方式、雷電活動特性的位置、地形和土壤電阻率等條件，基于調(diào)節(jié)M的原則。因地制宜，經(jīng)濟合理，適用于一種或多種防雷措施，提高輸電線路的防雷水平，降低雷電事故發(fā)生的概率。

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