輸電線路綜合防雷措施研究

摘要：保證輸電線路雷擊跳閘水平在合理的范圍是一項重要工程。首先介紹了雷電的機理及其對輸電線路的危害，并重點探討了輸電線路常用的防雷措施，以確保高壓輸電線路的正常運行，提高供電的可靠性和安全性。

關鍵詞：輸電線路；防雷；絕緣；接地

作者簡介：宋暉（1974-），男，廣東潮州人，廣東省輸變電工程公司，工程師。（廣東 廣州 510160）

中圖分類號：TM733 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）24-0138-01

我國電力系統事故中，雷擊造成的比例在50%以上。不僅我國電力系統受雷擊災害嚴重，其他發達國家也深受雷害影響，瑞典、日本的電力系統事故50％以上是由于雷擊輸電線路引起的；國際大電網會議公布的美國等12個國家總長3.27萬km輸電線路連續3年運行資料中指出，雷擊事故占總事故的60％。所以，要想減小事故發生率，必須更好地防止輸電線路遭受雷擊。本文討論了防雷的相關概念，并且就如何提高防雷技術進行了探討，這對于確保輸電線路及供電的可靠、安全運行很有實際價值和意義。

一、輸電線路雷擊事故的相關概述

1.雷電的機理

雷電這種壯觀的自然現象，實質上同實驗室中的長間隙放電一樣，是雷云與大地之間或帶異種電荷的雷云間的放電現象。雷電的形成過程主要是：首先有正負電荷的聚集，當它們達到一定量的時候，就會使得電壓差達到一定的程度而發生猛烈的放電現象，雷電過程會產生很強的雷電電流，它能將空氣擊穿，形成一個放電的通道，使得空氣的體積快速膨脹形成爆炸的沖擊波，由此產生的聲音就是雷聲。

2.雷擊給輸電線路帶來的危害

我國國土幅員遼闊，地勢復雜，高壓輸電線路分布廣泛，各種無法預料的情況都有可能發生，遭受雷擊事故也是無法完全避免的，當輸電線路遭受雷擊后很容易導致輸電線路的絕緣子串發生閃絡或線路斷線，尤其是在交通不便的山區，一旦線路短路給工作人員的巡視工作帶來很大壓力，查找故障變得異常困難，每次事故巡視，不僅浪費財力、物力，而且加大了工作人員的勞動強度。近幾年，雷擊所引起的線路故障日益增多，這給線路的安全運行造成了嚴重的威肋。

二、輸電線路常用的防雷措施

1.合理選擇輸電線路的走線

大自然的氣候變化是有章可循的，結合工作經驗和對各個地區地形地勢的研究，可以知道線路遭受雷擊一般集中于線路的某些路段。這些地段被稱為“易擊區”，由此，很容易想到在輸電線路布線時應該盡量避開這些區域，或者在這些區域重點對線路進行保護，可以有效達到防雷的目標。

2.調整線路絕緣配置

雷擊往往造成絕緣子閃絡擊穿，因此導致輸電線路跳閘故障。為減少雷擊跳閘率，必須加大線路絕緣子測零工作力度，對于零值或低值絕緣子及時予以更換。開展鹽密測量工作，掌握局部地區污穢程度。線路停電檢修時，確保絕緣子清掃質量，保證絕緣子有效防污。動態開展線路調爬工作，合理配置外絕緣子數量，在經測算滿足空氣距離和風偏的情況下，對原絕緣子串加1～2 片同型號絕緣子，局部區段的合成絕緣子采取定制，提高其干弧距離。

3.接地裝置整改

目前很多輸電線路上存在的問題如下：接地網材料采取焊接方式，存在搭接長度不夠的現象；接地網存在施放長度不足，埋設深度不足的現象；接地引下線（即桿塔與接地網連接線）腐蝕嚴重。可以采用以下方法進行調整：

（1）爆破接地技術。這種技術的關鍵是可以降低接地裝置的接地電阻。爆破后，產生裂痕，在裂縫中注入低電阻率的材料，這樣一來，就能夠在很大程度上降低土壤的導電性能。

（2）外引接地。這種方法的主要原理是：將輔助接地裝置敷設在某一土壤電阻率較低的區域，然后和主接地網相連，這樣也可以減低整個接地系統接地電阻，采用這種方法比較簡單可靠，但是經濟投資比較大。

（3）盡量擴大接地網的面積。由于接地網的接地電阻和接地網面積的平方根成反比關系，擴大接地網的面積可以有效降低接地電阻。這種方法也具有簡單的特點，但是投入的成本大。

4.在易擊段架設耦合地線

這種方法的主要原理是：在雷害事故多發區和線路的易擊段的導線下方增加一條接地線，對于已運行的雷擊故障頻發的線路段，也是一種有效的防繞擊措施，可以采用這種方法提高線路的反擊耐雷水平，從而降低雷擊跳閘率。根據架設線的不同位置架設耦合地線的技術分為兩類：直掛式耦合地線和側面耦合地線，前者是把線路直接架設在線路導線下方，后者是把線路平行架設在線路兩側（或一側），位于導線的兩側，這樣可以有效地增強地線的屏蔽作用。

耦合地線的主要作用有兩個，一是增大導、地線之間的耦合系數，二是分流。前者可以有效減少等值波阻抗，使絕緣子上的電壓減小，提高防雷擊的水平。耦合地線的分流作用使塔頂電位降低，從而提高桿塔與導線處的“地”電位。當雷擊塔頂時，輸電導線上感應的電壓分量大大減小。多年的運行經驗表明，安裝耦合地線是降低線路雷擊跳閘率的有效手段和重要措施之一。同時，應用此項技術時應注意以下事項：

（1）要充分保障塔桿的強度。在導線的下面增設耦合地線，無疑會增加桿塔荷載，使其承受的重量增加，因此這給塔桿的質量提出了更高的要求，只有充分保障塔桿能夠長時間承受整個線路包括耦合地線的重量，才能保證供電可靠性，因此應做好桿塔強度的校核工作。

（2）要保證考慮耦合地線與導線的距離在電氣安全距離之內，尤其是交叉跨越時的配合，防止因舞動或是其他原因造成的導線之間的接觸。

（3）做好耦合地線對地距離的安全校核，防止因意外事故造成的耦合地線傷人，以確保人身安全。

5.安裝線路型避雷器

在輸電線路上安裝線路型避雷器也是比較常用的防雷措施，它主要有三個作用：

（1）在雷電出現頻率高而無法通過降低桿塔接地電阻來防雷的線路上，可以采用這種方法來防雷。

（2）可以可靠地限制沿線的操作過電壓水平，其操作方法是沿線路裝設線路型避雷器，這時電壓等級一般較高，為220kV以上電壓等級的線路。

（3）在線路進變電站的構架以及電廠電氣裝置的構架處的終端塔上，安裝線路型避雷器，可以抑制雷電過電壓侵入變電站，損壞電廠內電氣設備。近年來，廣東電網線路因多重雷擊侵入造成開關損耗引起的重大事故常有發生，最有效的預防措施是在線路開關的線路側安裝避雷器進行保護。

6.桿塔改造

廣東省很多輸電線路屬于20世紀80年代設計，全線防雷保護角偏大已成為實際問題，多次的雷擊故障也說明了減小防雷保護角的必要性。由于防雷保護角改造工作量巨大，需要更換塔型，甚至重新澆筑基礎直至桿塔移位，因此結合每年的技術改造計劃，利用有限資金，針對局部雷擊頻繁地區的少量桿塔，陸續進行了桿塔改造。將原設計的ZV型拉線塔改為ZB型自立塔，一方面符合防連續倒桿的反事故要求，另一方面也直接減小了桿塔防雷保護角，提高了線路局部防雷水平。

三、結語

總之，輸電線路的雷電防護，是一項長期而艱巨的工作，加之我國線路規模在不斷擴大，電網結構越來越復雜，雷電活動越來越頻繁，更應該加分析強雷電參數及線路防雷，開展防雷改造、引進先進的防雷技術，從而采取有效的防雷措施。同時，國家應該加大投資力度和關注度，對電力系統的工作給予全力支持，鼓勵引進國外新技術，用科技的方法加強對雷電的監測和預防，加強輸電線路的運行維護工作，從而達到降低雷擊跳閘率的目的。

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（責任編輯：劉輝）