淺談配網電力線路防雷管理

陸顯明

摘 要：分析了配電網電力線路受到雷擊發生跳閘事故的原因，闡釋了電力線路防雷管理的重要性，并提出了電力線路的防雷管理措施，以供參考。

關鍵詞：電力線路；防雷管理；接地桿塔；絕緣子

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）18-0087-02

隨著國民經濟的發展和社會經濟建設步伐的加快，人們對電力的需求越來越大。對配電網絡中的電力線路來說，因雷電襲擊而導致的跳閘問題會對供電的安全、可靠產生直接影響。雷電具有隨機性和不可控制性，對電力線路的危害較大。因此，要加強電力線路的防雷管理，減少事故的發生，從而降低電力企業的經濟損失。

1 電力線路遭受雷擊發生跳閘的原因

配網電力線路遭受雷擊破壞的影響因素包括：架空地線、桿塔接地電阻、雷電強度、線路絕緣放電電壓。

1.1 雷電直接擊中電力線路

通常，配網電力線路中產生大氣過電壓包括兩種情況：感應雷過電壓和直擊雷過電壓。其中，感應雷過電壓是雷電擊中線路附近的地面，產生電磁感應而引發的過電壓；直擊雷過電壓是雷電直接擊中電線形成的過電壓。按照性質的不同，可以將電力線路的雷擊故障分為雷電繞擊和反擊閃絡。運行經驗顯示，在電力系統受到的雷電襲擊中，直擊雷過電壓的危害性最大。由于配網電力線路對應的防雷措施不同，所以在選擇防雷措施時，首先要確定線路遭受雷擊導致跳閘的具體原因。

1.2 電力線路遭受雷電繞擊

電力線路運行經驗、現場實測結果和模擬實驗結果均表明，電力線路遭受雷電繞擊的概率與高壓電力線路途經地的地形地貌、地質條件、桿塔高度和避雷線對邊導線保護角有直接關系。位于山地的電力線路受到雷電繞擊的概率是平原地區的3倍，因為在山區架設電力線路時，桿塔的跨越幅度和高差檔距較大，線路抵抗雷電的能力較弱。如果某地區的雷電活動強烈，則這個區段的電力線路會更容易受到雷電的襲擊。

1.3 電力線路遭受雷電反擊

當雷電電流經避雷線、雷擊桿傳入接地和塔體時，會導致塔桿電位的升高，進而導致相導線出現過電壓。當塔體電位與導線過電壓合成的電流超過輸電線路絕緣子閃絡的電壓時，接地桿塔與導線間就會產生反擊閃絡。提高耦合系數、降低桿塔電阻、增強線路的絕緣能力、減小分流系數均是有效的電力線路防雷方式。

2 配網電力線路防雷管理的重要性

電力企業已經意識到配電網絡電力線路防雷的重要性。由于電力線路是高聳于地面的電力設施，通常位于空曠地區，而且線路很長，因此，其容易遭受雷擊。統計結果顯示，長度為100 km、高度為8 m的電力線路每年遭到雷擊的平均次數為4.8次。根據運行經驗，雷擊是電力線路停電故障的主要原因之一，此外，雷擊線路還會對變電所、發電廠的安全運行造成影響。提高電力線路的防雷技術水平，不僅能夠確保電力系統的安全、可靠供電，還能保護變電所和發電廠的電力設備，為其安全運行提供可靠保障，因此，加強配網電力線路的防雷管理具有重要的現實意義。但以目前的技術水平來看，尚不能夠做到線路的絕對防雷，要根據具體情況對各種線路采取有針對性的防雷措施。總體而言，需要綜合分析線路所經地區的氣候狀況、雷電活動、防雷設施和線路保護投資等多種因素。

3 防雷管理措施

3.1 合理利用避雷線和接地地阻

在配網電力線路采取的防雷措施中，避雷線是一個基本的方法，可以避免雷電襲擊導線，對雷電電流起到分流的作用，同時，還能對導線起到耦合和屏蔽的作用。在避雷線的日常使用過程中，為了減少避雷線電流造成的附加損耗，需要通過“小間隙”的方式對避雷線實施絕緣保護。當遇到雷雨天氣時，可以小間隙擊透避雷線，減少桿塔的接地電阻，從而有效避免雷電反擊。一般情況下，線路的電壓越高，避雷線的作用就越強，且占線路造價的比重越少。按照相關要求，110 kV、220 kV及以上等級電壓的電力線路需全線架設避雷線，35 kV的線路通常在變電所進線段架設1～2 km的避雷線即可，同時，要根據規定做好桿塔接地工作。

3.2 架設耦合地線

如果無法有效減少桿塔的電阻，可以在導線下架設地線，以增加導線與地面間的耦合效果，減少絕緣子的電壓值，并對雷電起到分流的作用。對35 kV及以下電壓等級的線路來說，可以全線架設避雷線，通過消弧線圈接地，自動降低雷擊線路造成的單相接地，避免跳閘和相間短路故障的發生。兩廂或三廂線路遭到雷擊會造成導線的閃絡現象，但不會出現跳閘問題，因為閃絡導線的作用與地線相似，它增加了耦合作用，減少了閃絡導線上絕緣子的電壓值，提高了電力線路抵抗雷擊的水平。

3.3 增強線路的絕緣水平

電力線路在公路、河流等特殊路段的跨度較大，增加了塔桿的落畦。當發生雷電時，塔頂的電位達到最高值，從而產生了感應過電壓，增加了雷電繞擊的頻率。為了減少線路的跳閘故障，需要提高線路的絕緣水平。通常，合成110 kV與35 kV線路的絕緣子或6 kV和35 kV電力線路使用高壓瓷橫擔能夠減少因雷擊導致的跳閘事故。

3.4 維護線路中的絕緣弱點

高桿線路的跨越點和交叉處、電線的開關、電纜頭等都屬于絕緣弱點。如果出現雷擊，這些位置就容易出現短路現象，所以需要在絕緣弱點處安裝專門的避雷器進行保護。

3.5 安裝自動重合閘裝置

通常，大部分雷擊導致的閃絡問題在發生跳閘后會自動消除，因為線路絕緣具有自動恢復的功能，安裝自動重合閘能夠更好地降低線路受到雷擊的概率，因此，為配網電力線路安裝自動重合閘是十分必要的。

3.6 合理使用線路避雷器

對全線架設避雷線的電力線路來說，并不能完全消除過電壓，因此，要合理使用避雷器，一旦雷擊產生的過電壓超過了避雷器的保護范圍，避雷器就會對雷擊電流形成通向地面的低阻抗通路，從而限制電壓升高，有效保證電力線路和電力設備的安全、穩定。現階段，變電站對每個6 kV和35 kV電力線路的變壓器都設置了避雷器，還在一些35 kV聯絡線的相應出口位置安裝了放電間歇。