淺析送電線路運行中的防雷措施

孫忠波

[摘 要]隨著國民經濟的發展與電力需求的不斷增長，電力生產的安全問題也越來越突出。對于送電線路來講，雷擊跳閘一直是影響高壓送電線路供電可靠性的重要因素。雷害事故幾乎占線路全部跳閘事故1/3或更多。因此，尋求更有效的線路防雷保護措施迫在眉睫，本文通過分析高壓送電線路防雷現狀，分析了雷擊送電線路跳閘的原因，在進行線路防雷工作時，提出一些合理的防雷措施，以提高送電線路耐雷水平。

[關鍵詞]送電線路；雷擊跳閘；防雷措施

架空送電線路是電力網及電力系統的重要組成部分。由于它暴露在自然之中，故極易受到外界的影響和損害，其中最主要的一個方面是雷擊。架空送電線路所經之處大都為曠野或丘陵、高山，送電線路長，遭遇雷擊的機率較大。電網中的事故以送電線路的故障占大部分，送電線路的故障又以雷擊跳閘占的比重較大，尤其是在山區的送電線路中，線路故障基本上是由于雷擊跳閘引起的，據運行記錄，架空輸送電線路的供電故障一半是雷電引起的，所以防止雷擊跳閘可大大降低輸電線路的故障，進而降低電網中事故的發生頻率。

一、送電線路防雷的必要性

1.送電線路防雷現狀

目前輸電線路本身的防雷措施主要依靠架設在桿塔頂端的架空地線，其運行維護工作中主要是對桿塔接地電阻的檢測及改造。由于其防雷措施的單一性，無法達到防雷要求。而推行的安裝耦合地線、增強線路絕緣水平的防雷措施，受到一定的條件限制而無法得到有效實施。因此研究不受條件限制的線路防雷措施就顯得十分重要。

2.雷擊送電線路跳閘原因

高壓送電線路遭受雷擊的事故主要與四個因素有關：線路絕緣子的50%放電電壓；有無架空地線；雷電流強度；桿塔的接地電阻。高壓送電線路各種防雷措施都有其針對性，因此，我們選擇防雷措施首先要明確高壓送電線路遭雷擊跳閘原因。

高壓送電線路繞擊成因分析。根據高壓送電線路的運行經驗、現場實測和模擬試驗均證明，雷電繞擊率與避雷線對邊導線的保護角、桿塔高度以及高壓送電線路經過的地形、地貌和地質條件有關。

高壓送電線路反擊成因分析。雷擊桿、塔頂部或避雷線時，雷電電流流過塔體和接地體，使桿塔電位升高，同時在相導線上產生感應過電壓。如果升高塔體電位和相導線感應過電壓合成的電位差超過高壓送電線路絕緣閃絡電壓值，導線與桿塔之間就會發生閃絡，這種閃絡就是反擊閃絡。

理論分析可以得出，降低桿塔接地電阻、提高耦合系數、減小分流系數、加強高壓送電線路絕緣都可以提高高壓送電線路的耐雷水平。在實際實施中，我們著重考慮降低桿塔接地電阻和提高耦合系數的方法作為提高線路耐雷水平的主要手段。

二、送電線路防雷措施分析

架空輸電線路雷害事故的形成通常要經歷這樣四個階段：輸電線路受到雷電過電壓的作用：輸電線路發生閃絡；輸電線路從沖擊閃絡轉變為穩定的工頻電壓；線路跳閘，供電中斷。針對雷害事故形成的四個階段，現代輸電線路在采取防雷保護措施時，要做到"四道防線"，即：防直擊，就是使輸電線路不受直擊雷。防閃絡，就是使輸電線路受雷后絕緣不發生閃絡。防建弧，就是使輸電線路發生閃絡后不建立穩定的工頻電弧。防停電，就是使輸電線路建立工頻電弧后不中斷電力供應。

1.架設避雷線

架設避雷線是輸電線路防雷保護的最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導線，同時還具有以下作用：分流作用，以減小流經桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位；通過對導線的藕合作用可以減小線路絕緣子的電壓；對導線的屏蔽作用還可以降低導線上的感應過電壓。

通常來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好，而且避雷線在線路造價中所占的比重也愈低（一般不超過線路的總造價的10%）。因此規程規定，220kV及以上電壓等級的輸電線路應全線架設避雷線，110kV線路一般也應全線架設避雷線。

為了提高避雷線對導線的屏蔽效果，保證雷電不致繞過避雷線而直接命中導線，應當減小繞擊率。避雷線對邊導線的保護角應做得小一些，一般采用20°～30°。220kV及330kV雙避雷線線路應做到200左右，500kV及以上的超高壓、特高壓線路都架設雙避雷線，保護角在15°及以下。

2.安裝線路避雷器

運用高壓送電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導線電位差超過避雷器的動作電壓時，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發生閃絡。我們在雷擊跳閘較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器。

線路避雷器一般有兩種：一種是無間隙型；避雷器與導線直接連接，它是電站型避雷器的延續，具有吸收沖擊能量可靠，無放電時延、串聯間隙在正常運行電壓和操作電壓下不動作，避雷器本體完全處于不帶電狀態，排除電氣老化問題；串聯間隙的下電極與上電極（線路導線）呈垂直布置，放電特性穩定且分散性小等優點；另一種是帶串聯間隙型，避雷器與導線通過空氣間隙來連接，只有在雷電流作用時才承受工頻電壓的作用，具有可靠性高、運行壽命長等優點。一般常用的是帶串聯間隙型，由于其間隙的隔離作用，避雷器本體部分基本上不承擔系統運行電壓，不必考慮長期運行電壓下的老化問題，且本體部分的故障不會對線路的正常運行造成隱患。

3.降低桿塔接地電阻

桿塔接地電阻增加有以下原因：①接地體的腐蝕，特別是在山區酸性土壤中，或風化后土壤中，最容易發生電化學腐蝕和吸氧腐蝕，最容易發生腐蝕的部位是接地引下線與水平接地體的連接處。②在山坡坡帶由于雨水的沖刷使水土流失而使接地體外露失去與大地的接觸。③外力破壞，桿塔接地引下線或接地體被盜或外力破壞。高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成反比，根據各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能地降低桿塔的接地電阻，這是提高高壓送電線路耐雷水平的基礎，是最經濟、有效的手段。

采取的措施：第一，對線路中測出的接地電阻不合格的桿塔的接地電阻進行重新測試；并測試土壤電阻率。第二，對查出的接地電阻不合格的桿塔接地放射線進行開挖檢查，重新對本桿塔的敷設接地線，并進行焊接。第三，對檢查中發現已爛斷或無接地引下線的桿塔接地裝置進行焊接，并對接地電阻重新測試，不符合規定的重新進行敷設。第四，對重新敷設的接地電阻不合格的桿塔，再次使用降阻模塊進行改造。

綜上所述，為防止和減少雷害故障，設計中我們要全面考慮高壓送電線路經過地區雷電活動強弱程度、地形地貌特點和土壤電阻率的高低等情況，還要結合原有高壓送電線路運行經驗以及系統運行方式等，通過比較選取合理的防雷設計，提高高壓送電線路的耐雷水平。雷電活動是一個復雜的自然現象，需要電力系統內各個部門的通力合作，才能盡量減少雷害的發生，將雷害帶來的損失降低到最低限度。