淺談高橋水電廠35KV龍厚線防雷處理的幾點措施

袁清云

中電投湖南婁底新能源有限公司

摘要：文章介紹了雷電產生的原因以及雷電對35kV電路線路的危害，提出避雷裝置、接地裝置的安裝，以及線路絕緣、自動重合閘等技術措施。這些防雷技術措施可使35kV電力線路受雷擊的危害降低。

關鍵詞：高橋水電廠；龍厚線；防雷處理

引言：高橋水電廠是中電投江西電力有限公司在2009年收購的小水電站，該電站安裝兩臺5Mw合計10Mw的燈貫式水輪發電機組，屬低水頭徑流式水電站，目前由中電投江西公司江口水電廠負責運營。該電站采用擴大單元接線經升壓至35KV后通過龍厚線輸送至永新縣網厚溪變，所以龍厚線是高橋水電廠輸送電力的唯一通道。

1線路防雷的概念

1.1 雷電對線路的危害性

雷電引起的過電壓，即大氣過電壓，可分為直接雷過電壓和感應雷過電壓。雷電主要有下列危害：雷電的機械效應：擊毀桿塔和建筑，傷害人畜；雷電的熱效應：燒毀導線、設備，造成火災；雷電的電熱效應：產生過電壓，擊穿電氣絕緣、絕緣子閃絡、開關跳閘、線路停電或引起火災、人身傷亡等。

2.2 雷擊形式

線路受雷擊后，絕緣子串兩端電壓升高，會引起絕緣子串閃絡。根據雷擊點位置不同，引起雷擊閃絡的原因，基本上有以下3種。

1.2.1 反擊

雷電擊在桿塔或避雷線上，此時作用在線路絕緣上的電壓達到或超過其沖擊放電電壓，則發生自桿塔到導線的線路絕緣反擊，其電壓等于桿塔與導線間的電位差。雷擊桿塔時，最初幾乎全部電流都流經桿塔及其接地裝置，隨著時間的增加，相鄰桿塔參與雷電流泄放入地的作用愈來愈大，從而使被擊桿塔電位降低。

1.2.2 繞擊

雷電直接擊在相線上。電擊的概率與雷電在架空線路上的定向和迎面先導的發展有關，若迎面先導自導線向上發展，就將發生繞擊。一般與導線的數目和分布，鄰近線路的存在，導線在檔距中的弛度及其它幾何因素等有關系。為此，要求加強線路絕緣、降低桿塔的接地電阻，重雷區的線路架設耦合地線等。

1.2.3 感應雷

雷擊線路附近的地面，在絕緣子二端產生電磁感應電壓，通常稱為感應雷過電壓。雷電直接流過桿塔或導線時產生的過電壓又稱為直擊雷過電壓。

2 線路遭雷擊原因分析

遭雷擊的線路主要在山頂或向陽半坡的高位桿塔、傍山又臨水域地段、山谷迎風氣流口上，以及處于兩種不同土壤電阻率的土壤接合部的桿塔。高橋水電廠地處山區，龍厚線沿途地形復雜，雷雨天氣較多，線路經常因雷擊跳閘，并損壞電氣設備，造成電廠電力無法送出，碰到天氣不好影響搶修可能幾天都無法發電只能棄水。

為什么龍厚線雷雨天氣容易跳閘，且每次雷擊都會損壞設備？通過多次雷擊事件的分析我認為主要是以下幾點原因引起的：①線路出線側有避雷線的桿塔（#1-7桿）接地電阻超標或未敷設接地網；②該線路無避雷線的部分未安裝避雷器；③升壓站接地網電阻超票，避雷針保護范圍不夠；④桿塔絕緣子老化容易擊穿造成線路接地。具體也可以分為以下幾點原因。

（1）接地電阻大。龍厚線鐵塔都設在高山或沙灘上，地面大多是由巖石構成，剛建時，表層還有一層導電性能良好的履蓋層，經過幾年雨打風吹及材料板結，土壤電阻率都較高，導電性能變差，接地電阻變大。按照規范要求，35 kV線路接地電阻在20Ω以下，兩條線路實測接地電阻都較大，最小40Ω，有的竟高達110Ω，如龍厚線6、7號桿，處于河灘，接地電阻大，也是雷擊最頻繁之處。

（2）林木高大。龍厚線鐵塔9、10號標桿處于山坡上，四周的林木高大，這是引起感應雷的主要原因。

（3）避雷線破壞。避雷線是防止線路被雷擊的主要措施。避雷線在雷擊破時遮住導線，使雷盡量落在避雷線上，并通過桿塔上的金屬部分和埋設在地下的接地裝置，使雷電流流入大地。在雷擊破過程中，由于雷電流過大，避雷線過流而斷線，斷線后掛到相線上，引起線路短路跳閘。

3 防雷措施

由于水電廠主要利用汛期（豐水期）發電，而這個時期處于雷雨季節，線路因雷擊造成跳閘使機組不能發電嚴重影響到了電廠的經濟效益，所以對龍厚線進行防雷改造迫在眉睫。通過查閱資料并結合實際進行認真分析，我認為可采取以下措施進行防雷處理：①在升壓站邊上立一根避雷針，避雷針的高度需滿足升壓站的保護范圍，并敷設獨立的接地網，接地網的接地電阻必須符合規定；②對龍厚線出線側設有避雷線的桿塔（#1-7桿）接地網進行改造或重新敷設接地網，使接地電阻滿足要求；③在#10桿（該處靠近電廠側，且地形比較開闊）安裝一組避雷器，并在電桿附近敷設接地網，接地網電阻必須符合規定；④更換電桿絕緣子。具體的必須采取以下“四道防線”保證線路供電安全。

3.1 避雷線和避雷針

架設避雷線和鐵塔避雷針是架空線路防雷保護最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷電直擊導線，同時還具有以下作用：①分流作用，以減小流經桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位；②通過對導線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓；③對導線的屏蔽作用還可以降低導線上的感應過電壓。避雷針主要減少雷電在保護范圍內形成。

3.2 減少接地電阻

接地電阻的大小直接影響到雷電對線路的破壞時間，減少接地電阻是架設避雷線架空線路防雷保護工作的基礎。減少接地電阻有以下幾種措施：

（1）增大接地面積。線路地網應該滿足沖擊接地及短路電流入地的要求。線路接地網一般都沒有經過仔細的計算，在鐵架基礎上布置隨意進行一下處理。如接地電阻不滿足要求，可以把接地網引向低土壤電阻率，在低土壤電阻率處，另設一接地網，兩網相接可降低接地電阻。

（2）降低土壤電阻率。降低土壤電阻率的方法有更換土壤與人工處理土壤。在土壤電阻率高處，采用電阻率較低的土壤（如粘土、黑土及砂質粘土等）替換原有電阻率較高的土壤，置換范圍在接地體周圍0.5m以內；人工處理土壤，在接地體周圍土壤中加入化學物，如食鹽、木炭、爐灰、氮肥渣、電石渣、石灰等，提高接地體周圍土壤的導電性。

（3）利用接地電阻降阻劑。在接地極周圍敷設了降阻劑后，可以起到增大接地極外形尺寸，降低接觸電阻的作用。降阻劑是由幾種物質配制而成的化學降阻劑，是具有導電性能良好的強電解質和水分。這些強電解質和水分被網狀膠體所包圍，網狀膠體的空格又被部分水解的膠體所填充，使它不致于隨地下水和雨水而流失，因而能長期保持良好的導電作用。這是目前采用的一種較新和積極推廣普及的方法。

3.3 采用長閃絡避雷器（LFA）

不建立穩定工頻電弧即使絕緣子串閃絡，也要它盡量不轉變為穩定的工頻電弧，開關不跳閘。為此應減少絕緣子的工頻電場強度或者電網中性點采用不接地或經消弧圈接地的方式。這樣可使由雷擊引起的大多數單相接地故障自動消除，不致引起相間短路和跳閘。研究表明，對于中性點非直接接地的配電系統，當線路的工作電壓與閃絡路徑長度的比值（即電場強度E，E = Up h /L）減小時，由雷電閃絡發展為工頻續流的可能性將大為減小。采用長閃絡避雷器，可解決配電線路絕緣導線的雷擊斷線問題。

3.4 投入自動重合閘

不中斷電力供應，這是最后一道防線，即使開關跳閘也不中斷電力供應。為此，可采用自動重合閘或雙回路，環網供電等措施。

結束語

運營主管單位江口水電廠組織專業人員對以上幾點措施進行了論證，認為可以起到防雷的作用，故從2012年年初開始對高橋水電廠升壓站及龍厚線陸續實施防雷改造，改造后經近兩年的運行統計，雷擊跳閘事件明顯減少，且每次跳閘都未造設備損壞，線路能及時恢復送電，電站發電效益明顯提高。