高壓輸電線路故障跳閘的雷電繞擊問題與對策

黃炳輝

摘要：高壓輸電線路架空敷設(shè)多位于空曠地區(qū)，極易受到雷擊的影響，且線路桿塔相對較高，容易產(chǎn)生繞擊。對高壓輸電線路故障跳閘的雷電繞擊問題進行了分析，并提出了有效的應(yīng)對措施，以提升線路運行的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：高壓；輸電線路；跳閘；雷電繞擊

中圖分類號：TM863文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）08－0052－02

在經(jīng)濟發(fā)展的帶動下，我國的電網(wǎng)工程也不斷完善。架空輸電線路作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其運行的安全性直接關(guān)系著電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在我國，高壓輸電線路多為架空敷設(shè)，地處曠野，延綿距離較長，很容易遭受雷擊而導(dǎo)致跳閘停電，不僅影響了周邊居民的生活用電，還給國民經(jīng)濟造成巨大的損失。因此，電力工作人員采取有效措施處理高壓輸電線路的雷電繞擊問題，是十分重要且必要的。

1雷電繞擊問題

所謂“雷電繞擊”是指雷電繞過避雷設(shè)備，直擊導(dǎo)線的現(xiàn)象。一般來說，與傳統(tǒng)輸電線路相比，高壓輸電線路本身具備極高的絕緣水平，設(shè)置有避雷線、避雷針等避雷設(shè)施，遭受雷電反擊引起跳閘的可能性較小。但是，由于線路具有高運行電壓、大桿塔結(jié)構(gòu)和長距離運輸?shù)奶攸c，加上避雷設(shè)備并不是百分之百的有效，因此在高壓輸電線路中極易疏導(dǎo)雷電繞擊的威脅，引起線路的跳閘故障。同時，高壓輸電線路經(jīng)過的區(qū)域，地形、雷電活動參數(shù)和線路段自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)等都存在一定的差異，也使得線路的防雷保護有所不同。經(jīng)過對雷擊跳閘故障原因進行統(tǒng)計分析，認(rèn)為繞擊是引起雷擊跳閘的主要原因。由此可見，輸電線路的防雷電繞擊性能是當(dāng)前線路過電壓保護的薄弱環(huán)節(jié)，也是需要重點研究的課題。

2防止雷電繞擊的有效措施

針對高壓輸電線路的雷電繞擊問題，目前比較常用且有效的應(yīng)對方法主要包括以下幾種。

2.1減小避雷線的保護角

結(jié)合相應(yīng)的電氣幾何模型可知，如果避雷線的暴露弧減小、屏蔽弧增大，則雷電繞過避雷線擊中導(dǎo)線的概率也會相對減小。因此，避雷線對輸電線路的保護角會直接影響輸電線路自身的防繞擊耐雷性能，尤其是在丘陵和山地區(qū)域，由于地面傾角的存在，導(dǎo)線的保護角會有所增大，從而使得雷電繞擊率增加，這就更需要減小保護角。在具體應(yīng)用中，又可以分為以下幾種方法：①在保持避雷線高度不變的情況下，適當(dāng)增加絕緣子的片數(shù)，降低導(dǎo)線高度，使得保護角縮?。虎谠诒Ｗo角不變的情況下，降低輸電線路和避雷線的高度，減小繞擊率；③在避雷線和輸電線路高度不變的情況下，減小兩者的水平側(cè)向距離，減小保護角，從而減小繞擊率。需要注意的是，雖然這種方式十分經(jīng)濟、方便，但是避雷線之間的間距不能過寬，避免中相導(dǎo)線防護的缺乏。而對于存在地勢起伏的山林地區(qū)，可以設(shè)置負(fù)保護角，有效防止雷電繞擊的產(chǎn)生。

2.2多地線布置

一般來說，對于高壓和超高壓輸電線路而言，需要全線架設(shè)地線，且導(dǎo)線位于地線的下放，接受地線的屏蔽，使得地線成為雷擊的目的物，從而達(dá)到保護導(dǎo)線的目的。當(dāng)下行先導(dǎo)離線路側(cè)面距離足夠遠(yuǎn)時,雷電將全部擊中地面，只有在離開地線側(cè)面一定距離范圍內(nèi)，可能會發(fā)生雷電繞擊導(dǎo)線。結(jié)合各國的導(dǎo)線防雷技術(shù)，在兩組地線截面固定或者略有增加的前提下，在高塔頂部和線路的兩側(cè)設(shè)置多根地線是十分必要的，可以有效提升線路的防繞擊耐雷性能。多地線布置的方式對于高壓輸電線路的防雷繞擊是十分有效的，但是相對而言造價較高，需要結(jié)合實際情況，合理設(shè)置地線數(shù)量。

2.3旁路屏蔽線

在輸電線路的避雷系統(tǒng)設(shè)置中，通常由桿塔、大地和避雷線共同構(gòu)成屏蔽系統(tǒng)，對線路進行防護。而線路之所以會出現(xiàn)雷電繞擊跳閘事故，一部分原因是屏蔽系統(tǒng)自身的引雷能力不足，因此，需要對其引雷能力進行提升，從而有效防止雷電繞擊跳閘故障的發(fā)生。對于斜山坡地段，可以通過架設(shè)旁路屏蔽地線的方式，增強地面的引雷能力，從而減低繞擊率。架設(shè)旁路地線可完全屏蔽導(dǎo)線，能有效降低山坡外側(cè)導(dǎo)線的繞擊概率，因此多用于山區(qū)線路。

2.4線路避雷器

線路避雷器的作用，主要是對于雷電的分流。當(dāng)輸電線路遭受雷擊時，避雷器動作，使得大部分雷電流從自身流入導(dǎo)線，由于其分流作用遠(yuǎn)大于避雷線，導(dǎo)線與避雷線之間產(chǎn)生的耦合作用會使得導(dǎo)線的電位升高，導(dǎo)線與塔頂之間的電位差小于閃絡(luò)電壓，從而避免了閃絡(luò)現(xiàn)象發(fā)生，有效提升了線路的耐雷水平，同樣是一種降低雷電繞擊率的有效手段。通過安裝線路避雷器的方式，能夠有效提高線路的防繞擊耐雷水平，如果可以實現(xiàn)全線安裝，則能將線路的雷擊跳閘率降至0,但是相對而言，這種方式會大大增加線路的建設(shè)成本，全線安裝不太可能，一般安裝在土壤電阻率較高、降阻困難的易擊區(qū)域。

2.5架設(shè)避雷針

避雷針的架設(shè)主要包括兩個部位：①桿塔頂部。這是利用上行雷山的特點，結(jié)合避雷針的尖端放電，產(chǎn)生放電脈沖，引發(fā)上行雷閃放電，起到防止雷電繞擊的目的。②地線上。根據(jù)相關(guān)的研究數(shù)據(jù)，可以根據(jù)輸電線路桿塔的引雷作用和檔距中央位置的弧垂效應(yīng)，將雷電繞擊分為安全、正常和危險區(qū)域，然后對危險區(qū)域（距桿塔10～30 m范圍內(nèi)）進行重點防護?？梢圆扇≡诒芾拙€上加裝側(cè)向短針的方式，提升避雷線的引雷能力，避免繞擊的產(chǎn)生。在架空地線上裝設(shè)相應(yīng)的防繞擊避雷針，不僅能夠提升地線的引雷作用，擴大其保護范圍，同時也可以降低線路的保護角，減小線路繞擊率。

3結(jié)束語

總而言之，繞擊可以說是高壓輸電線路雷擊跳閘故障的主要原因，就我國目前的發(fā)展情況來看，雷電繞擊問題在高壓線路和特高壓線路中時有發(fā)生。因此，電力工作者要切實做好線路的防雷設(shè)計，運用相應(yīng)的技術(shù)措施，提升輸電線路的防繞擊耐雷性能，從而保證高壓輸電線路運行的安全性和可靠性。

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