曾林

摘 要：輸電線路是整個(gè)電力系統(tǒng)的大動(dòng)脈，是輸送電能的主要通道。然而輸電線因其暴露在幾十米的高空，雷擊是其面臨的一大重要問(wèn)題，它將會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和送電可靠性造成巨大影響。雷擊跳閘率和耐雷水平是衡量我國(guó)輸電線防雷技術(shù)的重要指標(biāo)。文章對(duì)防雷的意義作出分析，介紹了防雷水平的計(jì)算方法，對(duì)目前的輸電線路防雷技術(shù)進(jìn)行了研究，最后提出了安裝線路型避雷器、架設(shè)避雷線、采用不對(duì)稱(chēng)絕緣、降低接地電阻等有效地提高輸電線防雷水平的措施。

關(guān)鍵詞：輸電線路；防雷水平；雷擊跳閘率；耐雷水平

中圖分類(lèi)號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）20-0132-02

1 輸電線路防雷的意義

電力系統(tǒng)輸電線一般是裸露的架設(shè)在離地20～60 m的空中，鋪設(shè)距離長(zhǎng)，跨度廣。它聯(lián)通我國(guó)各個(gè)省市的發(fā)電廠和用電負(fù)荷中心，是輸送電力的主要通道，也是國(guó)民的經(jīng)濟(jì)命脈。但是其突出于地面其他物體且具有良好的導(dǎo)電性能，很容易遭受雷電的入侵。一方面造成輸電線絕緣子閃絡(luò)或爆炸，對(duì)輸電線絕緣水平造成永久性損傷，形成單相或多相接地短路故障，引起繼電保護(hù)和斷路器的觸動(dòng)。另一方面雷電波可能沿輸電線入侵變電站或發(fā)電廠，將會(huì)對(duì)變壓器發(fā)電機(jī)等大型設(shè)備造成難以修復(fù)的損傷，引起大面積的斷電。無(wú)論哪種情況都會(huì)對(duì)人民的生活和企業(yè)的生產(chǎn)造成巨大的影響和損失。因此，輸電線路的防雷具有遠(yuǎn)大重要的意義。

2 我國(guó)防雷技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)輸電線路的防雷技術(shù)水平總體上處于世界較為先進(jìn)的水平，防雷技術(shù)水平主要的衡量指標(biāo)是：雷擊跳閘率和耐雷水平。雷擊跳閘率是指全年折算成40個(gè)雷電日的情況下100 km輸電線路上由于雷擊造成的跳閘次數(shù)。耐雷水平是指：在雷擊線路時(shí)，其絕緣尚不至于發(fā)生閃絡(luò)的最大電流幅值或能引起絕緣閃絡(luò)的最小雷電流幅值，單位為kA。雷擊跳閘率包括雷擊桿塔時(shí)的跳閘率和雷繞擊導(dǎo)線時(shí)的跳閘率，他們是衡量線路防雷性能的綜合性指標(biāo)。其計(jì)算公式如下：

雷擊桿塔時(shí)的跳閘率

n1=Ng×δ×η×P1（次/l00 km·40雷電日）

雷繞擊導(dǎo)線時(shí)的跳閘率

n2=Ng×Pa×η×P2（次/100 km·40雷電日）

其中：Ng表示在40個(gè)雷電日下每百公里線路上雷擊桿塔的次數(shù)；P1為雷電電流的幅值大于雷擊塔頂?shù)哪屠姿?I1的概率；P2為雷擊導(dǎo)線時(shí)雷電流超過(guò)耐雷水平I2的概率；η為建弧率；δ為擊塔率；Pa為線路繞擊率。

根據(jù)以上內(nèi)容可知，輸電線路總的雷擊跳閘率應(yīng)為雷擊桿塔時(shí)的跳閘率與雷繞擊導(dǎo)線時(shí)的跳閘率之和（n=n1+n2）。

在我國(guó)，目前35 kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路上基本都實(shí)現(xiàn)了架設(shè)避雷線，110 kV及以上電壓等級(jí)沿線路全線架設(shè)，330 kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路更是全線架設(shè)雙避雷線。避雷線的保護(hù)角度一般取在20～30？觷，在變電所和發(fā)電廠的進(jìn)線段處以及500 kV及以上電壓等級(jí)的超高壓、特高壓線路避雷線的保護(hù)角在15？觷及以下。對(duì)指定的絕緣子片在不同電壓等級(jí)的輸電線路使用片數(shù)也做出了明確的規(guī)定：以X-4.5型絕緣子為基準(zhǔn)，35 kV電壓等級(jí)輸電線路使用3片，110 kV電壓等級(jí)輸電線路使用7片，220 kV電壓等級(jí)輸電線路使用13片，500 kV電壓等級(jí)輸電線路使用28片。

3 提高防雷水平的措施

雷電過(guò)電壓主要分為感應(yīng)雷過(guò)電壓和直擊雷過(guò)電壓。感應(yīng)雷過(guò)電壓是指累計(jì)線路附近大地，由電磁感應(yīng)在導(dǎo)線上產(chǎn)生的過(guò)電壓，一般只對(duì)35 kV以下線路有威脅。直擊雷過(guò)電壓包括雷直擊桿塔或避雷線造成的反擊和雷直擊導(dǎo)線造成的繞擊。為了有效地減少雷電過(guò)電壓對(duì)電力系統(tǒng)造成巨大的損失，有必要采取一些有用的措施來(lái)提高輸電線路的防雷技術(shù)水平。本文在考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式、線路電壓等級(jí)以及重要程度等因素后，提出以下幾種基本的防雷措施和補(bǔ)充措施。

3.1 合理選擇路徑

根據(jù)實(shí)地考察整個(gè)輸電線路所通過(guò)的路線區(qū)域內(nèi)的雷電活動(dòng)強(qiáng)度、地質(zhì)地形地貌特點(diǎn)、土壤電阻率等自然條件，在前期規(guī)劃時(shí)就避開(kāi)山區(qū)風(fēng)口和順風(fēng)河谷等雷暴走廊、土壤電阻率有突變的地帶以及地下有導(dǎo)電性礦產(chǎn)的地面等易遭受雷擊的地段。如果實(shí)在不能避免，則要對(duì)該易遭受雷擊的區(qū)段加強(qiáng)絕緣保護(hù)和防雷保護(hù)。

3.2 架設(shè)避雷線

避雷線是用來(lái)防止雷直擊導(dǎo)線的基本措施之一，同時(shí)避雷線可以分流減小桿塔頂端的電位、對(duì)導(dǎo)線屏蔽降低導(dǎo)線感應(yīng)過(guò)電壓，并且能與導(dǎo)線耦合降低絕緣子兩端的電位差。避雷線的保護(hù)角一般取在20～30？觷，500 kV及以上線路保護(hù)角小于15？觷，目的是為了降低繞擊率，對(duì)于某些特殊線路或線路段，保護(hù)角甚至有可能取為負(fù)角度。

超高壓線路常將避雷線通過(guò)一個(gè)小間隙接地，通過(guò)這種方式來(lái)降低正常運(yùn)行時(shí)避雷線中感應(yīng)電流的附加損耗并利用避雷線兼作高頻通道。這樣正常運(yùn)行時(shí)避雷線對(duì)地絕緣，雷擊時(shí)與地相連，起來(lái)避雷線應(yīng)有的作用。

3.3 降低桿塔接地電阻

規(guī)程規(guī)定土壤電阻率在100～300 Ωm的地區(qū)，除自然接地外，還應(yīng)設(shè)人工接地裝置。在土壤電阻率在300～2 000 Ωm的地區(qū)，一般采用水平敷設(shè)的接地裝置。在土壤電阻率大于2 000 Ωm的地區(qū)，采用放射形接地體或連續(xù)伸長(zhǎng)接地體。在高土壤電阻率地區(qū)，如在鐵塔基礎(chǔ)附近有土壤電阻率較低的地帶，可部分采用引外接地與放射形接地裝置相結(jié)合的方式。此外，還可以采用接地電阻降阻劑、爆破接地技術(shù)、多支外引式接地裝置以及伸長(zhǎng)水平接地體等方式來(lái)降低桿塔接地電阻，其中使用降阻劑是相對(duì)常用而且有效的方法。在降低高土壤電阻率地區(qū)接地電阻時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)卦羞\(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、氣候狀況、地形地貌特點(diǎn)和土壤電阻率的高低等情況，綜合分析，采用合適的方法來(lái)降低桿塔接地電阻。

3.4 架設(shè)耦合地線

當(dāng)遇到采用降低桿塔接地電阻十分困難的情況時(shí)，一般可以在導(dǎo)線下方架設(shè)耦合地線從而來(lái)提高防雷水平。，用以增加避雷線與導(dǎo)線之間的耦合作用，降低絕緣子串上的過(guò)電壓，從而達(dá)到降低線路斷路器雷擊跳閘率的目的。同時(shí)，耦合地線也可以增加對(duì)雷電流的分流作用，進(jìn)一步降低桿塔頂端的電位。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，這的這一效果非常顯著。

3.5 采用不對(duì)稱(chēng)絕緣

現(xiàn)代輸電線線路中為了減少輸電線占用的土地資源，越來(lái)越多的使用了同塔雙回輸電線的架設(shè)方式。對(duì)于此類(lèi)輸電線，可以使用不對(duì)稱(chēng)絕緣的方式來(lái)提高雷擊情況下的供電可靠性。不對(duì)稱(chēng)絕緣是指同電壓等級(jí)的兩回輸電線路的絕緣子串?dāng)?shù)不相同，在雷擊情況下絕緣子串片數(shù)少的一回輸電線路先閃絡(luò)。閃絡(luò)后，該回導(dǎo)線接地，相當(dāng)于地線并與另一回未閃絡(luò)的輸電線耦合，進(jìn)而提高其耐雷水平，保證供電的可靠性。兩回輸電線絕緣子串片數(shù)的差異應(yīng)根據(jù)各方面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)決定，一般提倡兩回輸電線路的絕緣水平差異為1.73倍的相電壓峰值。

3.6 安裝線路型避雷器

避雷線并不能使繞擊率降為零，并且在特別大的雷電過(guò)電壓情況下，反擊發(fā)生的概率也非常大，在線路上安裝管型避雷器能很好地免除線路絕緣沖擊閃絡(luò)，并能使建弧率減為零，從根本上降低雷擊跳閘率。當(dāng)雷擊避雷線或?qū)Ь€時(shí)，沿線的避雷器動(dòng)作，將雷電流通過(guò)導(dǎo)線傳播到相鄰的鐵塔上，在雷電流通過(guò)避雷線和導(dǎo)線時(shí)，由于耦合作用提高了導(dǎo)線電位，減小了導(dǎo)線和塔頂之間的電位差。

3.7 采用自動(dòng)重合閘裝置

一般的雷電沖擊閃絡(luò)不會(huì)產(chǎn)生永久性的絕緣損傷，空氣具有自恢復(fù)的功能，在閃絡(luò)發(fā)生后很快就會(huì)自動(dòng)恢復(fù)為絕緣介質(zhì)，因此，使用自動(dòng)重合閘對(duì)供電可靠性和及時(shí)恢復(fù)供電有極大大的幫助。在我國(guó)，110 kV及以上的高壓線路重合閘成功率達(dá)一般在75%～95%之間，35 kV及以下的線路成功率一般在50%～80%之間。由于雷擊閃絡(luò)一般為單相閃絡(luò)，故一般采用單相的自動(dòng)重合閘裝置即可。

4 結(jié) 語(yǔ)

輸電線路是整個(gè)電力系統(tǒng)的大動(dòng)脈，是輸送電能的唯一通道。保證輸電線路不因雷擊造成短路接地以及跳閘等故障影響電力系統(tǒng)的供電可靠性和穩(wěn)定性是輸電線路防雷技術(shù)研究的重要課題。充分利用現(xiàn)有的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)和積累的氣候資料，經(jīng)?？偨Y(jié)現(xiàn)有的防雷保護(hù)工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)有的幾種防雷措施，尋找更加有效、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的新措施是輸電線路防雷技術(shù)的發(fā)展方向。

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