輸電線路的防雷措施探討

鄧家洪

（重慶市電力公司綦南供電局，重慶 401420）

現代電力系統中，雷害事故引起的跳閘占有很大比例，統計數據顯示在雷災嚴重地區由雷災引起的輸電線路跳閘事故達到或超過總跳閘事故的1/3。輸電線路的雷電流高達數十安乃至數千安，足以引起巨大的電磁效應、機械效應和熱效應，威脅著人員、設備和電網的安全，因此雷雨活躍地區普遍將防雷工作作為安全工作的重中之重。[1，2]

1 雷電對于輸電線路的危害

從輸電線路以及電網的安全考慮，雷電的危害主要體現在兩個方面：一是雷電放在輸電線路上，會引起很高的過電壓，導致繼電保護動作跳閘，切斷運行線路造成巨大損失；考驗周圍設備的絕緣水平和耐受能力，對人員、設備造成威脅。二是雷電帶來巨大電流施加在輸電線路上，導致雷電擊中點炸毀、燃燒使導線損毀或熔斷，巨大電流產生的強大電動力還會造成桿塔等電力設備的機械損傷。

雷電導致的災害往往不能通過電力系統自身的修復能力自動恢復，造成設備損壞更是需要一定時間和力量進行檢修處理。雷電發生集中在春季和夏季，正是生產集中的時期，這一時期的電力中斷將會造成極大的經濟損失。雷電天氣發生在夜晚、環境惡劣地區的可能性較大，更增大了檢修的難度。

2 主要的防雷方法及應用現狀

輸電線路所采用的防雷保護措施主要有：加裝避雷線、降低輸電桿塔的接地電阻、加強輸電線路絕緣水平、加裝耦合地線、加裝消弧線圈、采用不平衡絕緣系統和采用自動重合閘設備等。加裝避雷線是當前應用最廣泛也是最有效的方法。避雷線又稱架空地線，是在輸電線路的桿塔間架設裸露導線，并在部分節點裝設避雷器，當有雷電擊中避雷線時，將雷電引入大地，從而避免雷電擊中輸電線路造成損失。避雷線防雷的關鍵點在于如何保證雷電擊中避雷線而不是其保護的線路。首先需要合理設置避雷線的數目，數目過少難以起到保護效果，數目多則需要較大的經濟投入和施工難度，也為桿塔增加了負擔。其次是避雷線的合理布置，表1列出了主要電壓等級輸電線路在雷擊過電壓時的最小對地空氣間隙距離。在考慮對帶電輸電線路的安全保護措施時，應考慮到帶電線路的等效絕緣面積（由對地空氣間隙距離確定）的影響，才能使整個等效絕緣截面得到保護。避雷器的合理布置和動作可靠性也極為重要，由于避雷器數目不足使雷擊點距離避雷器位置太遠、避雷器保護有效率低導致事故發生是應當避免的。根據不完全統計，輸電線路避雷器保護有效率在70%～95%，尤其是對于防止易擊段、易擊塔、高阻區線路反擊、繞擊作用明顯。這說明避雷器對于重點地區特別布防時具有較強作用。

表1 輸電線路的最小對地空氣間隙距離

當前防雷措施主要以避雷線為主，線路中間采用的避雷器分為絕緣子間隙、空氣間隙和無間隙三種，實用中大部分采用了絕緣子間隙避雷器，約占70%，線路終端采用的避雷器分為無脫離裝置、帶脫離裝置和帶間隙避雷器，實用中以帶脫離裝置和無脫離裝置占絕大部分。

3 當前防雷存在問題與綜合防雷

雖然近年架設的輸電線路普遍安裝了避雷線且布置了大量避雷器，并且避雷器動作成功率較高，與此形成強烈反差的是防雷形勢依然嚴峻，仍然有大量雷電擊中輸電線路的事故發生，其中不乏已安裝避雷線的區域。輸電線路遭受的雷擊由直擊雷和繞擊雷，遭受雷擊概率最大的線路，一般存在的問題有桿塔地網接地電阻過高、避雷線保護角過大等情況。這就要求在解決雷擊問題上多方面考慮，采取綜合防雷的方法。

當前在避雷線對輸電線路的防雷保護角設計中，沒有考慮輸電線路帶電所帶來的影響，仍按照不帶電線路進行規劃設計，一般設計成對于不帶電線路的防雷保護角≤25°，這就意味著對于帶電線路防雷保護角將達不到這一指標，從而導致了繞擊雷災的發生。如果能在避雷線的設計中考慮到這一問題，將帶電線路的等效絕緣面考慮進去，將使以安裝避雷線的線路得到更有效的保護。這需要相關的設計、建設部門在實際工作中加以重視進而妥善解決。高壓輸電線路的耐雷擊水平隨桿塔接地電阻增加而明顯降低，同時電壓等級越高，降低桿塔接地電阻所帶來的效果也將越明顯。對土壤本身電阻率較高的地區，可選擇更換接地網形式、置換土壤等方法達到降阻目的。對于雷擊多發區域的線路桿塔接地電阻應保證小于10Ω，山區也應小于l5Ω，不使用降阻劑可以維持土壤電阻率的水平。接地裝置埋深達到大于0.6m，即可達到良好的接地水平，采用增大截面的接地引下線，引下線（熱鍍鋅）表面要進行防腐處理。接地裝置的開挖檢查須檢查接地裝置的掩埋深度、接地網形式、接頭質量和接地截面，對不合格的必需及時處理。降低桿塔接地電阻，還需要確保架空地線、接地引下線、地網相互之間的良好連接。

自動重合閘的有效投入使用有利于輸電線路的快速恢復。由于雷電帶來的巨大電流沖擊，需要繼電保護快速地切除線路以減少雷電所造成的影響。對于故障導致的繼電保護動作斷開開關后，無論故障是否發生，自動重合閘會在整定時間后將開關重合。如果是瞬時性故障，自動重合閘的作用將保證線路快速自動地恢復到運行狀態。為了防止永久性故障導致的保護再次動作，自動重合閘一般只重合一次。根據運行經驗，重合閘的成功率一般超過60%，簡單有效。尤其是對于雷擊故障，一般多次雷擊不會發生在同一點，則重合閘的成功率更高。

有選擇地采用線路防雷新技術可以進一步提高防雷裝置的動作成功率。歐美等國多采用并聯間隙以降低線路的雷擊事故率，結合省內外對線路避雷器的使用經驗，對土壤電阻率高且經常遭受重復性雷擊的桿塔，在采取其他防雷措施后效果仍不明顯的情況下可考慮使用線路避雷器。在滿足桿塔機械強度和導線對地距離情況下，在雷電活動強烈的線段為防繞擊和反擊，應根據地形地貌選用耦合地線防雷。

4 結語

由雷電導致的輸電線路跳閘故障占有較大比重，防雷工作是雷雨活躍地區的重要安全工作。本文指出了雷電對于輸電線路和電網的危害以及防雷的必要性。說明了當前采取的主要防雷措施以及防雷工作的難點，提出綜合防雷是行之有效的方法，并指出綜合防雷應該從避雷線的布置、避雷器的選擇和布置、接地網的布置與檢驗、自動重合閘的合理選用、制定完善的防雷規章等多方面進行努力。此外，輸電線路的防雷不能僅限于輸電線路本身，輸電線路的端點一旦發生雷擊事故，所造成的影響將波及輸電線路，從而造成更為嚴重的影響，因此對于變電站、發電廠等站點的防雷工作更加重要。由于雷擊所帶來的事故極為嚴重，影響極大且恢復困難，對雷擊事故必須高度重視，必須在非雷雨季節將防雷工作布置好，在雷雨季節加強監測，方可有效地完成輸電線路防雷任務。

[1]馬春華.線路避雷器和絕緣子串的伏秒特性配合問題研究[J].高壓電器,2007,1(13):68-69.

[2]GB／T 3l1.1～3l1.6-1983. 高壓輸變電設備的絕緣配合高電壓試驗技術 [S].北京:中國標準出版社,1985.