高壓輸電線路的雷電安全防護(hù)研究

郝惠斌

(國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司寧東供電公司,寧夏靈武 750411)

高壓輸電線路的雷電安全防護(hù)研究

郝惠斌

(國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司寧東供電公司,寧夏靈武 750411)

由于我國(guó)占地面積廣且地形變化復(fù)雜,所用的高壓輸電線路基本上都是暴露在野外作業(yè),受惡劣環(huán)境影響,其受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)較高,從而影響到線路的正常供電,嚴(yán)重情況下可能會(huì)發(fā)生擊穿短路事故。為保障輸電線路的安全、可靠運(yùn)行,本文從多個(gè)方面提出高壓線路的雷電防護(hù)措施,以最大化地降低雷電事故對(duì)輸電線路造成的危害。

高壓輸電線路 雷擊 安全防護(hù)

隨著工業(yè)生產(chǎn)及日常生活用電量的增加，供電系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模在不斷擴(kuò)大以滿足用電量的需求，從而需配備更多的高壓輸電線路完成電能的傳輸。由于高壓輸電線路多為露天作業(yè)，其所經(jīng)地區(qū)地貌復(fù)雜且天氣惡劣，因而其極易受雷電作用，造成停電事故，并可能會(huì)威脅到人身安全等，因而為保證供電線路的安全、可靠供電，提高高壓輸電線路的抗雷擊能力是電力工程師需慎重考慮的問(wèn)題。

1 高壓輸電線受雷擊現(xiàn)狀及危害

在我國(guó)高壓輸電線路運(yùn)行的跳閘事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，因雷電襲擊造成的跳閘問(wèn)題占居大多數(shù)，尤其是處于雷電事故多發(fā)帶及土層電阻率高的地區(qū)，雷擊事故更是引起線路跳閘的直接原因。

雷電在襲擊高壓輸電線路時(shí)，由于線路良好的傳電性能，雷電流將順著輸電線路的路徑進(jìn)入到變電站系統(tǒng)，進(jìn)而可能會(huì)威脅到變壓站設(shè)備的安全使用。由于變電站是整個(gè)供電系統(tǒng)的核心設(shè)備，而站內(nèi)的變壓器等設(shè)備的內(nèi)絕緣層恢復(fù)能力差，一旦因雷擊作用受到損壞，將破壞整個(gè)供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，從而引起供電區(qū)內(nèi)大范圍的停電，影響到正常的生產(chǎn)、生活；另外，在雷電活動(dòng)較頻繁情況下，變電站可能無(wú)法承受雷擊而引起開(kāi)關(guān)設(shè)備閃絡(luò)甚至發(fā)生爆炸事故，嚴(yán)重威脅到人身生命及財(cái)產(chǎn)安全。

2 高壓輸電線路受雷擊原因分析

2.1 高壓輸電線路本身的設(shè)計(jì)與建設(shè)

首先受地區(qū)地形及線路傳電性能的限制，高壓輸電線路在進(jìn)行排線安裝時(shí)排列較為密集，因而增大被雷電擊穿的幾率；其次，高壓輸電線路的自身設(shè)計(jì)存在的缺陷問(wèn)題也是造成其受雷擊的原因之一。由于技術(shù)的局限性，早期的高壓輸電線路抗雷擊能力差，且使用的水泥桿塔架設(shè)的高壓線路利用內(nèi)部鋼芯進(jìn)行接地，一旦遭受雷擊，極容易引發(fā)爆炸事故。另外在絕緣防護(hù)方面，因考慮到設(shè)備的管理維護(hù)等工作量，線路多使用合成絕緣子，然而合成絕緣子在安裝時(shí)兩端均留有部分空氣間隙，因而對(duì)高壓輸電線路的保護(hù)能力較弱，增大雷擊事故風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 雷電活動(dòng)現(xiàn)象引發(fā)雷擊事故

雷電活動(dòng)是空氣中長(zhǎng)期積累的電荷進(jìn)行放電的過(guò)程，其以脈沖形式瞬間可釋放出巨大的電能，主要通過(guò)直接放電、感應(yīng)雷擊、過(guò)電壓等方式侵入到輸電線路作用。直接放電方式主要是雷電釋放出的強(qiáng)電流在空氣摩擦作用下，產(chǎn)生大量的熱能進(jìn)而損壞輸電線纜；而感應(yīng)雷擊則主要是通過(guò)靜電感應(yīng)及電磁感應(yīng)這兩種物理形式實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓輸電線路的破壞；過(guò)電壓放電則是雷電放電中危險(xiǎn)及破壞系數(shù)極大的形式，其通過(guò)直接放電或感應(yīng)雷等方式使得輸電導(dǎo)線及其管道內(nèi)出現(xiàn)過(guò)電壓，擊穿其表面的絕緣層，造成相與相間或相與地間形成短路，引發(fā)安全事故。

3 高壓輸電線路的雷電防護(hù)措施

3.1 高壓輸電路線的合理布局

在一些地區(qū)高壓輸電線路易受到雷電襲擊，若是能避開(kāi)雷擊事故多發(fā)地帶，或是提高高壓線路的防雷水平，便可降低高壓線路因雷擊事故而造成的損失。一般而言，雷擊事故多發(fā)地主要集中在土壤較潮濕的地區(qū)，如水池、沼澤地等，另外在土壤層電阻率發(fā)生突變的地帶如陸地與巖石交界地區(qū)等也容易發(fā)生雷擊現(xiàn)象，因此在進(jìn)行高壓輸電線路的布局規(guī)劃時(shí)，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離這些地區(qū)。

3.2 高壓輸電線避雷線的架設(shè)

在高壓輸電線路中架設(shè)避雷線是防止其受雷擊最基本有效的措施。避雷線的架設(shè)主要用于在雷電侵入高壓輸電線路時(shí)，將部分雷電流通過(guò)避雷線進(jìn)行轉(zhuǎn)移，從而減少流行桿塔內(nèi)的雷電并降低過(guò)電壓，防止線路被擊穿。在實(shí)際應(yīng)用中，為更好地發(fā)揮避雷線吸收雷電能力，避免雷電繞過(guò)避雷線直接作用于高壓線路，應(yīng)適當(dāng)?shù)亟档屠@擊率，且避雷線與邊導(dǎo)線間的保護(hù)角應(yīng)設(shè)置在20度到30度。避雷線的防護(hù)作用隨著輸電線路的電壓值而變化，電壓越高，其對(duì)線路的防護(hù)性能越好。

3.3 高壓輸電線路的桿塔接地處理

在輸電線路的桿塔結(jié)構(gòu)中，應(yīng)安裝適合的接地裝置，從而在發(fā)生雷電的情況下能夠降低因雷擊作用形成的過(guò)電壓對(duì)線路的破壞。接地裝置在選擇時(shí)應(yīng)以當(dāng)?shù)赝寥莱睗穸取⑺釅A值等為參考因素，選擇耐腐蝕性且使用壽命較長(zhǎng)的接地體；對(duì)于山區(qū)或其他土壤高電阻率的地區(qū)，應(yīng)配合使用接地電阻降阻劑，進(jìn)而減少接地極與其所處土壤間介質(zhì)的接觸電阻值，增強(qiáng)桿塔的抗雷擊能力。

3.4 高壓輸電線路中避雷器的安裝

雖然在高壓輸電線路中架設(shè)避雷線能夠有效地改善其防雷水平，然而避雷線的架設(shè)并不能完全確保高壓線路不發(fā)生過(guò)電壓情況，因而可在高壓線路上安裝避雷器以將雷電流通過(guò)低阻抗電路進(jìn)行分流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)二次降壓作用。因高壓輸電線路在安裝避雷器后，其可將部分雷電流分流進(jìn)相鄰的鐵塔中，而另一部分則經(jīng)過(guò)桿塔體進(jìn)入到大地進(jìn)行吸收。

在進(jìn)行高壓輸電線路避雷器的安裝時(shí)，因考慮到其安裝成本較高等因素，在進(jìn)行安裝規(guī)劃時(shí)應(yīng)充分考慮到線路所在地雷電事故的發(fā)生頻率，并結(jié)合其鐵塔工作運(yùn)行情況綜合進(jìn)行避雷器的安裝設(shè)計(jì)。一般根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，線路中避雷器的安裝應(yīng)優(yōu)先考慮如地形險(xiǎn)惡的山區(qū)易受雷擊的鐵塔，水電站附近接地電阻值較大的鐵塔等。

4 結(jié)語(yǔ)

因高壓輸電線路主要集中在野外作業(yè)，因而其受雷電襲擊是無(wú)法避免的。因自然界的雷電活動(dòng)是突發(fā)進(jìn)行的，其放電頻率及放電量的多少是無(wú)法完全掌握的，因此難以徹底地防止雷電對(duì)輸電線路的危害。在實(shí)際規(guī)劃輸電線路時(shí)，應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)氐匦蔚孛病⒗纂娀顒?dòng)強(qiáng)弱、土壤潮濕度等全面進(jìn)行考察，進(jìn)而因地制宜地規(guī)劃出高壓線路的路徑，并采取合理的措施降低雷擊作用，實(shí)現(xiàn)輸電線路的安全、穩(wěn)定供電。

[1]王春杰,祝令瑜,等.高壓輸電線路和變電站雷電防護(hù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電瓷避雷器,2010(3).

[2]萬(wàn)敏.淺析500kV高壓輸電線路雷電干擾成因及措施[J].城市建設(shè)理論研究,2012(3).

[3]唐青松.高壓輸電線路雷電干擾成因及措施[J].科技傳播,2013(3).

[4]溫亮.輸電線路雷電防護(hù)新技術(shù)的應(yīng)用[J].陜西煤炭,2012(5).