黃珅 王傳雙

摘要：配網(wǎng)防雷技術(shù)是一門(mén)復(fù)雜而嚴(yán)峻的技術(shù)，無(wú)論是所處環(huán)境還是自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜多變。雖然配網(wǎng)防雷技術(shù)從主網(wǎng)移植了各種防雷措施，但是簡(jiǎn)單的移植所產(chǎn)生的防雷效果優(yōu)劣不一，因此在原有的防雷措施基礎(chǔ)上需轉(zhuǎn)變思路，突破配網(wǎng)線(xiàn)路設(shè)計(jì)的限制，改善配網(wǎng)無(wú)法防雷電小電流以及絕緣水平低等缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：架空線(xiàn)路;雷擊跳閘;故障分析;防范措施

一、雷擊對(duì)于輸電線(xiàn)路的危害

一般而言，不同的雷擊類(lèi)型對(duì)應(yīng)著不同的線(xiàn)路故障，例如，多相故障大部分由雷電直擊造成，一次跳閘導(dǎo)致連續(xù)桿塔出現(xiàn)閃絡(luò)或者三角排列的上相導(dǎo)線(xiàn)及水平排列的中相導(dǎo)線(xiàn)故障多是由反擊造成的，繞擊則通常只會(huì)造成單相故障。雷擊故障對(duì)于輸電線(xiàn)路的危害非常大，對(duì)于35kV及以下輸電線(xiàn)路而言，一旦遭受雷擊，不僅可能導(dǎo)致線(xiàn)路跳閘、設(shè)備損壞以及絕緣子閃絡(luò)等，還可能對(duì)周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的威脅。若輸電線(xiàn)路處于山地、林區(qū)等交通不便地區(qū)，一旦發(fā)生雷擊事故，會(huì)嚴(yán)重影響線(xiàn)路巡視和故障查找的效率。不僅如此，雷擊往往伴隨著大風(fēng)、驟雨等惡劣天氣，易造成樹(shù)木折斷，導(dǎo)致線(xiàn)纜被壓斷，引發(fā)短路、斷線(xiàn)、倒桿等事故，如果不能及時(shí)有效的對(duì)其進(jìn)行處理，造成的損失難以估量。

二、配網(wǎng)雷擊跳閘率高分析

根據(jù)相關(guān)國(guó)標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的配網(wǎng)輸電線(xiàn)路絕緣水平較低，只能滿(mǎn)足常規(guī)的安全輸電，而對(duì)雷電流這樣的大電流、過(guò)電壓幾乎沒(méi)有防御能力。通常情況，5～7kA的雷電流即可造成輸電線(xiàn)路跳閘，因此雷電流幅值在40kA以下的大概率分布是造成配網(wǎng)雷擊跳閘率高的直接原因。高壓線(xiàn)路容易遭受雷擊事故主要有四個(gè)因素：①線(xiàn)路絕緣子的50%放電電壓;②有無(wú)架空接地線(xiàn);③雷電流強(qiáng)度;④桿塔的接地電阻。高壓線(xiàn)路各種防雷措施都有針對(duì)性，因此，在進(jìn)行高壓送電線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)防止高壓線(xiàn)跳閘現(xiàn)象。根據(jù)高壓線(xiàn)路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等現(xiàn)象設(shè)定適合當(dāng)?shù)氐谋芾状胧Ｓ捎诘貐^(qū)不同，避雷方式也不同，有些地區(qū)線(xiàn)路耐雷擊較弱，需根據(jù)具體情況而定。

輸電線(xiàn)路雷擊跳閘是因?yàn)槔纂姄糁休旊娋€(xiàn)路后，基于輸電線(xiàn)路或桿塔的等效阻抗產(chǎn)生的過(guò)電壓而保護(hù)電力設(shè)備的斷路動(dòng)作。根據(jù)相關(guān)研究輸電線(xiàn)路的等效阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于桿塔的等效阻抗，因此雷電繞擊對(duì)輸電線(xiàn)路的過(guò)電壓危害也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直擊雷的危害。而配網(wǎng)輸電線(xiàn)路通常沒(méi)有鋪設(shè)避雷線(xiàn)，小電流地閃先導(dǎo)發(fā)展隨機(jī)性較強(qiáng)，擊中輸電線(xiàn)路的概率較大，因此在配網(wǎng)低絕緣水平下?lián)糁袑?dǎo)線(xiàn)的雷電流能輕松造成線(xiàn)路跳閘。另外可人為控制地造成雷擊過(guò)電壓高的因素是接地電阻。雷電流無(wú)論從何處擊中輸電線(xiàn)路都要通過(guò)線(xiàn)路的接地而泄放到大地，因此接地電阻的大小也是決定雷擊跳閘率高的主要因素之一。

綜上所述，影響配網(wǎng)雷擊跳閘率高的原因主要有三點(diǎn)：①由于成本和施工量的原因，沒(méi)有防雷擊輸電線(xiàn)的措施;②國(guó)標(biāo)和行標(biāo)的限制，配網(wǎng)輸電線(xiàn)路絕緣水平低;③配網(wǎng)線(xiàn)路全線(xiàn)接地電阻的大小。

三、防雷措施與對(duì)策分析

根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，雷擊重合不成一直是引發(fā)35kV及以下線(xiàn)路故障停運(yùn)的主要原因。采取有效的防護(hù)措施來(lái)提高線(xiàn)路防雷性能是控制雷擊故障率的關(guān)鍵。目前，常用的防雷措施總體上有“疏”與“堵”兩大類(lèi)方式。

3.1“堵塞型”防雷措施

①減小地線(xiàn)保護(hù)角。為降低線(xiàn)路雷電繞擊跳閘率，新建雙回路垂直排列線(xiàn)路桿塔全高超過(guò)40m時(shí)，架空地線(xiàn)對(duì)各相線(xiàn)的最大保護(hù)角應(yīng)從現(xiàn)行設(shè)計(jì)的20°左右降低到5°以下;35kV采用同塔多回路線(xiàn)路和大跨越塔應(yīng)進(jìn)一步降低架空地線(xiàn)對(duì)各相線(xiàn)的保護(hù)角應(yīng)不大于0°。②架設(shè)旁路架空地線(xiàn)。架設(shè)旁路架空地線(xiàn)可有效防止輸電線(xiàn)路的側(cè)面來(lái)雷繞擊導(dǎo)線(xiàn)的情況。這種措施對(duì)于側(cè)面來(lái)雷的情況效果非常好，如在山坡外側(cè)架設(shè)旁路架空地線(xiàn)，則可攔截從側(cè)面過(guò)來(lái)繞擊。③增加復(fù)合絕緣子長(zhǎng)度?？紤]到復(fù)合絕緣子在電網(wǎng)的巨大使用量，為降低雷擊閃絡(luò)故障，對(duì)于多雷、強(qiáng)雷區(qū)新建線(xiàn)路以及塔窗口尺寸允許的老舊線(xiàn)路，應(yīng)選用干弧距離較長(zhǎng)的復(fù)合絕緣子，并在兩端加裝均壓環(huán)。④安裝塔頭側(cè)向避雷針。塔頭側(cè)向避雷針可安裝在較易遭受繞擊導(dǎo)線(xiàn)相所在橫擔(dān)上，如雙回路桿塔中相橫擔(dān)、四回混壓線(xiàn)路下層雙回路的長(zhǎng)橫擔(dān)上。側(cè)向避雷針的保護(hù)范圍為15～20m，線(xiàn)路實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，繞擊多發(fā)生于桿塔兩側(cè)約30m范圍內(nèi)，因此側(cè)向避雷針保護(hù)范圍可達(dá)50%以上。⑤安裝可控放電避雷針。由于線(xiàn)路弧垂使中間段保護(hù)角小于近桿塔段，加之桿塔位置也較高，繞擊多發(fā)生在近桿塔段?？煽胤烹姳芾揍樦饕糜谏絽^(qū)保護(hù)易受雷電繞擊的桿塔，但對(duì)于檔距中央的保護(hù)有限。

3.2“疏導(dǎo)型”防雷措施

除采用“堵塞型”方法來(lái)降低線(xiàn)路的雷擊跳閘率外，還可采取“疏導(dǎo)型”辦法，即適當(dāng)降低輸電線(xiàn)路的耐雷水平。通過(guò)定位雷擊閃絡(luò)和疏導(dǎo)工頻電弧保護(hù)絕緣子串，以提高重合閘的成功率，不造成雷擊停運(yùn)故障。①加裝絕緣子串并聯(lián)間隙。采用保護(hù)間隙裝置與絕緣子串并聯(lián)，其距離小于絕緣子串的干弧距離。架空線(xiàn)路遭受雷擊時(shí)，保護(hù)間隙因雷電沖擊放電電壓低于絕緣子串的放電電壓首先放電，并將接續(xù)的工頻電弧引至間隙端部，從而保護(hù)絕緣子免于電弧灼燒。應(yīng)當(dāng)注意的是，絕緣子串并聯(lián)間隙不適用于220kV及以上線(xiàn)路耐張塔，推薦在同塔多回線(xiàn)路使用，選擇雷害風(fēng)險(xiǎn)較高的一回線(xiàn)進(jìn)行安裝。②安裝線(xiàn)路型氧化鋅避雷器。線(xiàn)路型氧化鋅避雷器可以使輸電線(xiàn)路的繞、反擊耐雷水平得到大幅度提高，顯著降低35kV及以下輸電線(xiàn)路的繞擊跳閘率。由于單支避雷器僅能保護(hù)安裝相，綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，可在配電網(wǎng)核心骨干網(wǎng)架等一級(jí)負(fù)荷段、過(guò)江大跨越、轉(zhuǎn)角塔、高塔、山區(qū)、接地電阻大及其他雷擊風(fēng)險(xiǎn)較高的重要線(xiàn)路的易擊相安裝線(xiàn)路避雷器。

四、配網(wǎng)防雷方案建議

由于架空配網(wǎng)線(xiàn)路防雷工作的特殊性，需要有針對(duì)性地考慮配網(wǎng)線(xiàn)路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和環(huán)境特點(diǎn)而采取適合的防雷措施，規(guī)避某些措施所帶來(lái)的負(fù)面影響。配網(wǎng)防雷工作重點(diǎn)總結(jié)為三點(diǎn)：防雷擊過(guò)電壓、提高線(xiàn)路絕緣水平和提供良好泄放通道。防雷擊過(guò)電壓就是要防止線(xiàn)路絕緣子閃絡(luò)產(chǎn)生工頻續(xù)流從而跳閘或斷線(xiàn)，良好品質(zhì)的避雷器和良好的接地條件能夠有效地泄放雷電流，防雷擊過(guò)電壓。同時(shí)近年來(lái)也涌現(xiàn)出一種叫波阻式防雷設(shè)備，這種設(shè)備不但能夠提供良好的泄放通道，而且通過(guò)波阻器件在雷電流到達(dá)絕緣裝置前進(jìn)行削峰降陡，減小雷電流的危害。

架空配網(wǎng)防雷其中一個(gè)重要因素需突破配網(wǎng)線(xiàn)路設(shè)計(jì)的桎梏，大幅提高絕緣水平。在有限的空間進(jìn)行增加絕緣子片數(shù)和使用絕緣導(dǎo)線(xiàn)的措施不能普遍的解決問(wèn)題，并且提升絕緣水平幅度有限。另外可以在有限的空間上創(chuàng)造出更多空間，通過(guò)改造桿塔本身結(jié)構(gòu)，例如用絕緣橫擔(dān)替代金屬橫擔(dān)，從而加大電氣絕緣距離，提高絕緣水平。對(duì)重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域采用集合式產(chǎn)品進(jìn)行綜合改造，一方面大幅度提高防雷效果，另一方面杜絕了不同防雷設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量?jī)?yōu)劣不一和設(shè)備簡(jiǎn)單疊加等缺點(diǎn)。

五、結(jié)束語(yǔ)

線(xiàn)路雷擊跳閘對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行影響巨大。隨著電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展和通道及電磁環(huán)境相關(guān)要求的變化，35kV及以下線(xiàn)路桿塔的高度和同桿架設(shè)數(shù)量不斷增加，總體防雷性能呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此線(xiàn)路運(yùn)行維護(hù)部門(mén)應(yīng)積極開(kāi)展線(xiàn)路雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，有針對(duì)性地才采取“疏”與“堵”相結(jié)合的防雷改造措施，降低線(xiàn)路雷擊跳閘率，提高雷雨季節(jié)供電可靠性。

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