楊明軍 廣西電網(wǎng)公司梧州供電局 543002

淺談?shì)旊娋€路的綜合防雷措施

楊明軍 廣西電網(wǎng)公司梧州供電局 543002

架空輸電線路是電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)的重要組成部分。由于它暴露在自然之中，故極易受到外界的影響和損害，其中最主要的一個(gè)方面是雷擊。架空輸電線路所經(jīng)之處大都為曠野或丘陵、高山，輸電線路長(zhǎng)，遭遇雷擊的概率較大。常用的防雷改進(jìn)措施有：架設(shè)避雷線、加強(qiáng)線路絕緣、裝設(shè)耦合地線、升高避雷線減小保護(hù)角等。解決線路的雷害問(wèn)題，要從實(shí)際出發(fā)因地制宜，綜合治理。

輸電線路;雷害;防雷;措施

廣西梧州地區(qū)處于亞熱帶與熱帶的交界地區(qū)，雷電活動(dòng)強(qiáng)烈，年平均雷暴日達(dá)109d,屬雷擊多發(fā)區(qū)域。輸電線路大都經(jīng)過(guò)高阻率土質(zhì)的山區(qū)，線路跳閘率高，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：截至至今年6月份，梧州網(wǎng)區(qū)線路跳閘中，雷擊跳閘占事故跳閘總次數(shù)的比例分別為：220kV線路占100%、110kV線路占93%、35kV線路占96%、10kV線路占63%。雷害故障頻繁，對(duì)雷害故障的分析研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律，對(duì)線路防雷工作有著重要指導(dǎo)意義。

1 輸電線路防雷的技術(shù)措施

送電線路的雷電過(guò)電壓保護(hù)方式，應(yīng)根據(jù)線路的電壓等級(jí)、負(fù)荷性質(zhì)、系統(tǒng)運(yùn)行方式、當(dāng)?shù)卦芯€路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱、地形地貌的特點(diǎn)和土壤電阻率的高低等條件，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。

1.1 線路走廊的選擇

線路走廊的選擇，應(yīng)避免經(jīng)過(guò)雷擊易發(fā)生的地區(qū)。遭受雷擊的桿塔多發(fā)生在：

（1）水庫(kù)、水塘附近的突出山頂，多數(shù)發(fā)生在半山區(qū)（壩子周圍）。

（2）某一區(qū)段的高位桿塔或者向陽(yáng)坡上的高位桿塔。

（3）瀕臨水域的高坡和巖石處，桿塔接地電阻高的地方。

（4）大跨越桿塔，跨越水庫(kù)、江河的桿塔，800米以上的桿塔。

1.2 架設(shè)避雷線

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，避雷線的防雷效果在平原地區(qū)是很好的。但在山區(qū)，由于地形、地貌的影響，經(jīng)常出現(xiàn)繞擊、側(cè)擊等避雷線屏蔽失效的現(xiàn)象。山區(qū)是多雷區(qū)，也是易繞擊區(qū)，要減少繞擊率，只有減少保護(hù)角，減少保護(hù)角必須從設(shè)計(jì)開(kāi)始，在現(xiàn)有的鐵塔上減少保護(hù)角的可能性不大。進(jìn)線保護(hù)段上的避雷線保護(hù)角宜不超過(guò)20°，最大不應(yīng)超過(guò)30°。

架設(shè)耦合地線的作用主要有兩個(gè)：一是增大避雷線與導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)，從而減少絕緣子串兩端電壓的反擊和感應(yīng)電壓的分量；二是增大雷擊塔頂時(shí)向相鄰桿塔分流的雷電流。有數(shù)據(jù)表明，加裝耦合地線的做法其防雷效果是明顯的。

1.3 降低桿塔接地電阻

接地電阻值是影響輸電線路雷擊跳閘率的因數(shù)之一，雷擊跳閘率隨桿塔接地電阻的增大顯著增加，降低桿塔接地電阻是防雷工作的基礎(chǔ)。

1.3.1 復(fù)合接地體的采用

具體就是在敷設(shè)水平接地線的同時(shí)，加接地樁，接地樁與平面接地線連接，使水平接地和垂直接地有機(jī)結(jié)合，增大接地網(wǎng)與土壤的接觸，有利于降低桿塔的接地電阻。接地體的材料應(yīng)具有良好的抗腐性能。銅有很好的抗腐性能同時(shí)電阻率較低，因此是很可靠的材料。但是，銅埋在地下時(shí)，與其他金屬部件連接在一起時(shí)會(huì)引起電解腐蝕的不良后果。所以大多數(shù)情況下采用有很好的抗腐蝕性的鍍鋅鋼材，而且比銅更經(jīng)濟(jì)。

1.3.2 降阻劑的使用

降阻劑由多種成份組成，其中含有細(xì)石墨、膨潤(rùn)土、固化劑、潤(rùn)滑劑、導(dǎo)電水泥等。它是一種良好的導(dǎo)電體，將它使用于接地體和土壤之間，一方面能夠與金屬接地體緊密接觸，形成足夠大的電流流通面；另一方面它能向周圍土壤滲透，降低周圍土壤電阻率，在接地體周圍形成一個(gè)變化平緩的低電阻區(qū)域，降低桿塔接地電阻。

1.4 安裝線路型避雷器

電力避雷器是一種限制由輸配電線路傳來(lái)的雷擊過(guò)電壓或者由操作引起的內(nèi)部過(guò)電壓的電氣設(shè)備。當(dāng)作用電壓超過(guò)避雷器的放電電壓時(shí)，避雷器即先放電，限制了過(guò)電壓，從而保護(hù)了其他電氣設(shè)備絕緣免遭損壞。

1.4.1 氧化鋅避雷器

氧化鋅避雷器作為架空送電線路防雷保護(hù)裝置（簡(jiǎn)稱線路型避雷器）是十分有效的。當(dāng)雷擊桿塔或繞擊導(dǎo)線在絕緣子串兩端產(chǎn)生的過(guò)電壓超過(guò)避雷器的放電電壓時(shí)，避雷器首先動(dòng)作，釋放雷電流，之后在工頻電壓下呈現(xiàn)高阻，工頻續(xù)流截?cái)?，從而保護(hù)絕緣子串免于閃絡(luò)，開(kāi)關(guān)并不跳閘。

1.4.2 安裝線路避雷器的定點(diǎn)原則

1) 線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。對(duì)線路投運(yùn)至今的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，確定易遭雷擊的桿塔，分析確定是繞擊還是反擊。

2) 線路途經(jīng)的地形、地貌以及鄰近影響。現(xiàn)場(chǎng)勘察線路經(jīng)過(guò)的地段，特別對(duì)經(jīng)過(guò)魚(yú)塘、河流及山地等地段的線路要重點(diǎn)分析，記錄有可能因地形、地貌條件而使線路桿塔遭受雷擊的地段，一般經(jīng)過(guò)此路段的桿塔優(yōu)先考慮。

3) 桿塔的接地電阻和相鄰桿塔檔距。根據(jù)線路投產(chǎn)時(shí)設(shè)計(jì)桿塔的接地電阻要求及實(shí)際接地電阻值，確定不符合接地電阻設(shè)計(jì)要求的桿塔并進(jìn)行改造，對(duì)于因地質(zhì)條件限制而無(wú)法達(dá)到要求的優(yōu)先考慮。

4) 綜合以上因素分析，結(jié)合交通條件，確定線路避雷器安裝的最佳地點(diǎn)。

2010年，梧州供電局110探曇Ⅰ線共發(fā)生雷擊調(diào)閘3次，結(jié)合雷電定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，3次都為反擊引起，雷擊跳閘率n=（3/29.217）*100=10.268次/（百公里·年）。在研究分析了線路走廊差異化的雷電活動(dòng)時(shí)空分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，考慮了線路各檔距段的特征參數(shù)和已有的防雷維護(hù)措施，采用蒙特卡羅法計(jì)算模型，進(jìn)行了對(duì)全線逐基桿塔雷擊跳閘率的計(jì)算，并依據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對(duì)線路繞擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和反擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行評(píng)估，在已有的防雷基礎(chǔ)上，采用安裝線路避雷器和接地改造兩種技術(shù)措施。

1.5 加強(qiáng)維護(hù)，提高線路的絕緣水平

絕緣子因長(zhǎng)期處在交變電場(chǎng)的作用下，絕緣性能會(huì)逐漸降低，當(dāng)絕緣子絕緣能力降低或失去絕緣時(shí)，其分布電壓就要降低或呈零值。這些有缺陷的絕緣子如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和更換，就要降低線路絕緣水平，容易發(fā)生閃絡(luò)事故，尤其當(dāng)雷擊絕緣子有缺陷的桿塔時(shí)，桿塔絕緣子閃絡(luò)的概率就會(huì)增大。

梧州供電局110kV三堡變電站35kV三糯線故障跳閘后，已經(jīng)拆除全線避雷器,經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有4只避雷器絕緣電阻為零值。經(jīng)過(guò)對(duì)這些避雷器桿塔接地電阻的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)有一半以上不合格，而且數(shù)值嚴(yán)重偏大。采用的解決措施是：（1）有架空避雷線的線路段，以改善架空避雷線接地電阻為主，適當(dāng)增加接地點(diǎn)的數(shù)量，在線路首末兩端各裝避雷器一套；（2）沒(méi)有架空避雷線的線路段，選擇地形上比較容易受雷擊的桿位加裝避雷器，在接地電阻比較容易降低的低洼水田處安裝避雷器；（3）對(duì)接地電阻大于20歐姆采取有效的降阻措施；（4）沒(méi)有架空避雷線的線路段，又沒(méi)有安裝避雷器的桿塔，將絕緣子串增至5片。

2 結(jié)論

2.1 輸電線路常規(guī)的防雷保護(hù)措施僅能部分減少線路雷擊跳閘次數(shù)，為大幅度降低或消除線路雷害事故，必須采取更有效的新措施。

2.2 氧化鋅避雷器可以防止雷直擊導(dǎo)線或雷擊桿塔、避雷線后絕緣子的沖擊閃絡(luò)，從而可以根本上消除線路雷擊跳閘。

2.3 架設(shè)避雷器、減少保護(hù)角對(duì)減少雷電繞擊導(dǎo)線的概率和提高反擊耐雷水平有非常重要的作用；降低桿塔接地電阻對(duì)減少雷擊反擊跳閘率有決定性作用，但超過(guò)耐雷水平的雷電流將引起線路跳閘，且高土壤電阻率地區(qū)難以降阻；加強(qiáng)絕緣受桿塔尺寸及投資的限制，無(wú)法有效降低雷擊跳閘率，安裝線路型避雷器，保護(hù)效果極佳，但投資巨大，難以大面積推廣。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，影響架空輸電線路雷擊跳閘率的因素很多，有一定的復(fù)雜性，解決線路的雷害問(wèn)題，要從實(shí)際出發(fā)，因地制宜，綜合治理。在采取防雷改進(jìn)措施之前，要認(rèn)真調(diào)查分析，充分了解地理、氣象及線路運(yùn)行等各方面的情況，核算線路的耐雷水平，研究采用措施的可行性、工作量、難度、經(jīng)濟(jì)效益及效果等，最后來(lái)決定準(zhǔn)備采用某一種或幾種防雷改進(jìn)措施。

[1]交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合.DL/T 620-1997

[2]電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.038