35 k V線路防雷措施及工程應用分析

燕翔琿

（陽城國際發電有限責任公司，山西 晉城048102）

0 引言

雷擊是影響35 k V配電線路可靠供電的重要因素之一，幾乎1／3的線路跳閘事故都是由雷擊引起的，尤其是在雷電活動劇烈的地區，雷擊跳閘事故極大地影響了供電的可靠性乃至整個電網的安全運行。由此可見，防雷措施對于保證電網安全運行至關重要，同時也是世界各國電力工作者一直研究的課題。現對目前廣泛應用的防雷措施加以闡述，并結合某35 k V線路防雷現狀進行分析，提出了防雷措施的改進方法。

1 輸電線路防雷措施

1．1 架設避雷線

架設避雷線后，雷擊時的雷電流沿避雷線經接地引下線泄入大地，從而保證架空線路的可靠供電。其除了能減少雷電直擊導線的幾率外，還具有以下作用：（1）分流作用。避雷線依靠接地電阻將雷電流泄入大地，從而降低雷擊過電壓。（2）屏蔽作用，降低導線上的感應過電壓。為了減少繞擊率，避雷線的保護角應保持在20°～30°之間，山區應保持在15°以下。

1．2 降低桿塔接地電阻

由于桿塔接地電阻與線路耐雷水平成反比，所以應根據每基桿塔的土壤電阻率盡量降低桿塔的接地電阻，從而使雷擊桿塔時塔頂電位降低，線路過電壓降低，進而提升線路的耐雷水平，這是降低線路雷擊跳閘率最直接最經濟的措施。降低接地電阻的方法有延長接地極、增加埋設深度、增加垂直接地極、置換低阻值的土壤以及使用降阻劑等。

1．3 裝設避雷器

由于導線上的感應過電壓通過架設避雷線的方法并不能有效降低，故當降低桿塔接地電阻后線路的耐雷水平仍然不能滿足要求時，應裝設線路避雷器。它與絕緣子并聯安裝在桿塔上，當桿塔或避雷線遭受雷擊時，避雷器的串聯間隙放電，由于其動作特性比絕緣子更低，從而避免了絕緣子再次閃絡造成線路跳閘。避雷器在預防雷電直擊桿塔頂部、避雷線以及繞擊導線后對絕緣子造成沖擊閃絡等方面效果非常顯著，但是其價格昂貴，因此應對線路所在地形、運行狀況和經驗等全面考慮，合理安裝線路避雷器。

1．4 架設耦合地線

耦合地線的架設即在導線下方再架設一條線，雖然并不能減少雷電繞擊率，但是可以增大避雷線和導線之間的耦合系數，從而降低線路絕緣上的過電壓，同時將流經桿塔的雷電流向兩側分流，以此來提高線路的防雷水平。運行經驗表明，耦合地線可以顯著降低雷擊跳閘率，這對山區中的輸電線路尤為明顯。

1．5 加強線路絕緣

加強線路的絕緣能力來提高線路的耐雷水平是防雷措施中一項極為有效的方法，而絕緣子性能的好壞對線路的絕緣能力又有著直接的影響。實踐證明，增加一片絕緣子可以使線路的耐雷水平得到顯著的提高，進而大大降低雷擊跳閘率。由于合成絕緣子具有防污能力強、免維護、強度高、重量輕等優勢，目前被廣泛應用于輸電線路，但合成絕緣子的耐雷水平相對較低，這就提高了雷擊跳閘故障發生的幾率。因此，需要根據運行經驗等綜合考慮選擇絕緣子的類型。此外，加大大跨越檔導線與地線之間的距離，在35 k V線路中采用瓷橫擔等沖擊閃絡電壓較高的絕緣子來降低雷擊跳閘率，都是提高線路絕緣水平的措施。

1．6 裝設自動重合閘

由于雷擊所造成的線路跳閘為瞬時性接地故障，自動重合閘的安裝通常可以使線路跳閘后成功自行恢復，所以此措施可有效降低雷擊線路所導致的跳閘率，進一步提升線路供電的可靠性及穩定性，減少損失。

2 工程應用實例

某35 k V整條線路所在地為平原，雷電活動較為頻繁。據運行記錄顯示，該段線路的跳閘故障幾乎有80%是雷擊引起的。對此線路已有的防雷措施以及絕緣配置情況等進行現場測試與調研，收集防雷參數，利用ATP－EMTP仿真系統，建立供電系統架空線路、桿塔、絕緣子、變壓器、避雷器和電壓互感器等元件的仿真模型，綜合仿真分析、理論研究以及評估，得出造成該地35 k V線路雷擊跳閘率高的主要原因如下：（1）大部分桿塔接地電阻較高，超出標準要求值，導致線路耐雷水平低。（2）架設單避雷線的部分桿塔保護角超過標準要求值，導致繞擊率高，由此提高了雷擊跳閘率。

針對以上問題，結合目前國內已有的防雷經驗，調整不符合標準的避雷線對導線的保護角，將其控制在20°～30°之間。為提高防雷水平，將3片瓷絕緣子串提高至4片，桿塔接地電阻降至10Ω，甚至為5Ω。

以7＃桿塔為例，通過現場調研采集數據計算得到該桿塔的耐雷水平現狀為25．73 k A，接地電阻為12Ω，絕緣子串類型為耐張型，型號為雙傘型耐污懸式瓷絕緣子。標準規定35 k V有避雷線的線路，在一般土壤電阻率地區，線路耐雷水平不宜低于20 k A，大跨越檔中央和發電廠、變電所進線保護段耐雷水平不宜低于30 k A。35 k V線路絕緣子每串應不少于3片，新建線路應要求增加1個絕緣子。大跨越檔的絕緣水平不低于同一線路的其他桿塔。現將接地電阻由12Ω降至10Ω，通過仿真，得到此措施可將耐雷水平提高到31 k A，如圖1、圖2所示。

圖1 雷電流32 k A時，發生閃絡，線路跳閘

圖2 雷電流31 k A時，未發生閃絡，線路未跳閘

為提高防雷水平，在降低接地電阻的情況下，同時將該桿塔的3片瓷絕緣子增加至4片，通過仿真可以得到此時耐雷水平從25．73 k A提高至34 k A。

3 結語

雷擊導致線路跳閘是威脅35 k V配電線路安全可靠供電的重要原因之一。目前所廣泛采用的幾種防雷措施能夠大大提高線路的耐雷水平，但是保護措施的選擇必須根據當地的實際運行情況，如地形、氣候條件、雷電活動強度等，并結合線路運行經驗、經濟效益等各方面綜合考慮來選擇，同時運行單位需做好對線路的巡線工作，特別是雷擊事故頻發的桿塔，對已發生閃絡的絕緣子應及時更換。35 k V線路必須有效做好防雷工作，這樣才能提高線路的供電可靠性。

［1］張要強，張帆．采用線路型避雷器提高35 k V輸電線路的耐雷水平［J］．絕緣材料，2008（1）

［2］李景祿．配電網頻發故障的原因分析及整改措施［J］．高電壓技術，1995（1）

［3］易輝，崔江流．我國輸電線路運行現狀及防雷保護［J］．高電壓技術，2001（6）