淺析輸電線路雷害反措

摘要：本文對輸電線路雷電過電壓、耐雷水平、桿塔接地等進行了綜合分析和研究，其中重點討論了桿塔接地電阻偏大、回路電阻偏高以及山區偏坡山谷等地形下繞擊雷的問題，并提出了解決該問題的措施。

關鍵詞：輸電雷害反措

1 概述

張家口市地處山區和丘陵地帶，雷電活動較為頻繁，年平均雷暴日在40d以上，再加上桿塔接地電阻偏大、回路電阻偏高以及山區偏坡山谷較多等原因，輸電線路雷擊事故較為突出。從2005至2010年，張家口地區110kv及以上線路因雷擊跳閘51次。通過分析其雷擊跳閘原因，采取相應的反事故措施，并取得了顯著效果。

2 送電線路的雷擊過電壓

自然界的雷擊現象十分復雜，但從分析其后果的角度看，又可將其看成是一個電流行波沿空氣通道注入雷擊點。在雷電擊中導線后伴隨著電流行波一同前進的還有電壓行波，它們構成了以接近光速而傳播著的電磁波。

電壓行波u和電流行波i的比值Z=u/I，就是該通道的波阻抗，一般取300Ω。對于導線或避雷線，它大約為300—400Ω。

在雷擊桿塔頂部時，如果桿塔接地電阻R=0，則桿塔頂部就不會出現電位升高。這時隨同電流行波一同侵入的電壓行波，只好改變其極性由原通道反射回去，正、負抵消，保證塔頂電位不變。但伴隨這個電壓行波向回反射的還有一個電流行波。由于R=0，電流將發生正的全反射，其結果相當于二倍的電流疊加在一起。故對被擊物看來，雖然電壓消失了，但電流卻增加了一倍。而實際上接地電阻R不等于零，故這種轉化也不會十分完善，這時R上的電壓降使避雷線對地有一個電位，從而在其上出現的電壓行波，還要伴隨一個電流行波i=u/Z。電流行波i標志著避雷線的分流作用。但通常接地電阻R只有1-20Ω，故分流因素是次要的。一般將避雷線的分流計入后就認為電流基本上增加了一倍。

避雷線具有防雷作用，主要是利用上述原理將電壓轉化為電流，經很低的接地電阻泄入大地，從而達到降壓的目的。很明顯，避雷線的降壓作用，完全是依靠低的接地電阻來實現的，而且接近正比例關系。

3 輸電線路接地電阻與耐雷水平的關系

輸電線路桿塔的接地電阻值是影響線路耐雷水平的一個重要參數。不同的接地電阻對線路的耐雷水平影響是很大的。按照DL/T620標準，不同的接地電阻對耐雷水平的影響見表1。

從表1可以看出，沖擊電阻從10Ω增加到15Ω，其耐雷水平下降20%；從15Ω增加到20Ω，其耐雷水平下降18%左右；從20Ω增加到25Ω其耐雷水平下降14%左右。這充分證明降低接地電阻是降低雷擊跳閘的一項重要措施。

4 輸電線路桿塔接地的一般要求

送電線路的桿塔接地裝置主要是為了導泄雷電流入大地，以保持線路有一定的耐雷水平。根據現行規程（SDJ3-79）、（SDJ7-7）9以及（SDJ8-79）規定，送電線路的接地裝置應按以下要求進行設計。

有避雷線的線路，在雷雨干燥時，每基桿塔不連避雷線的工頻接地電阻不宜超過表2數值。

5 桿塔接地電阻偏高的原因分析

送電線路影響接地電阻的原因是多方面的，歸納起來有以下幾方面的原因。

5.1 土壤電阻率高

特別是山區，由于土壤電阻率高，對桿塔的接地電阻影響較大，經調查證明，凡接地電阻超標的桿塔所處地段的土壤電阻率大都在2500Ω·m以上，有的地段甚至更大。

5.2 地形復雜

地質條件差，土層薄或根本沒有土層，有些山區桿塔所處地段都是巖石，這給桿塔的接地裝置的施工帶來了很大困難。

5.3 施工方面的原因

施工過程中由于種種原因，造成水平接地體敷設長度不夠、接頭部分焊接不良、接地體埋設深度不夠、沒按要求回填土等。

5.4 運行方面的問題

有些桿塔的接地電阻投運初期，接地電阻是合格的，但運行一定時期后，桿塔接地電阻或回路電阻變大，究其原因，除了施工遺留的隱患外，還存在以下運行問題。

①由于接地體的腐蝕，使接地體與周圍土壤的接地電阻變大，特別是酸堿地更為明顯。

②山坡地帶因水土流失而使一些接地體外露。

③桿塔接地引下線與接地裝置的連接螺栓因銹蝕，而使回路電阻變大，或因架空地線與桿塔的連接不良，造成電氣上的開路。

④桿塔接地引下線或接地體被盜，或外力破壞。

6 降低雷電跳閘事故的幾點反措

要降低雷電跳閘事故，首先解決接地電阻偏大的問題，制定出切實可行的方案及措施，建議做好以下工作。

6.1 對接地電阻偏高的桿塔所處的位置，要進行認真的勘察，測量桿塔周圍的土壤電阻率，若土壤電阻率高或土質較差，應考慮采用換土或使用降阻劑的方法。

6.2 按周期對輸電線路接地裝置進行開挖檢查，特別是酸堿地段還要縮短開挖周期。根據腐蝕情況按照要求對接地網進行更換改造。

6.3 特別是要按周期使用鉗型接地搖表對桿塔接地系統的接地電阻和回路電阻進行測量。若接地裝置的接地電阻較高，則按要求進行接地改造。

若桿塔的回路電阻較高，則首先應檢查桿塔與接地引下線連接是否牢固可靠，連接部位是否有銹蝕情況，若有銹蝕，應進行打磨并涂導電脂，將螺栓緊固。

6.4 改善輸電線路的電氣絕緣。對于輸電線路的雷害區、污穢區、潮濕區以及大跨越桿塔，在保持線路對地距離的情況下，適當增加1-2片絕緣子，提高該段的電氣絕緣水平。

6.5 提高線路的防繞擊雷水平。對地處山區偏坡深谷等特殊地形的重點雷害區，繞擊雷事故頻繁或雷擊事故率較高的線路段，應考慮加裝線路型氧化鋅避雷器、可控避雷針、防繞擊側針、放電間隙等綜合防雷反措。防止繞擊雷和絕緣子串閃落，提高輸電線路的防雷性能。

7 結論

輸電線路防雷的主要目的，是為了讓強大的雷電流安全泄入大地，以減少由于雷電流流過時，而引起的桿塔電位升高，造成線路反擊。雷擊桿塔頂時，一部分雷電流會通過架空地線流到相鄰桿塔入地，而另一部分雷電流則經自身桿塔流入大地。所以避免接地回路不暢，采取切實可行的降阻措施，確保輸電線路桿塔接地系統良好，同時針對一些特殊地形地貌環境，要做好防繞擊雷的反措，是防止線路免遭雷擊，降低雷擊事故率的有效措施。