淺談架空輸電線路防雷接地措施

張忠超

（國網四川檢修公司西昌運維分部四川西昌615000）

淺談架空輸電線路防雷接地措施

張忠超

（國網四川檢修公司西昌運維分部四川西昌615000）

輸電線路的運行能夠直接影響整個電網系統的安全性能以及穩定性能，所以，保證輸電線路的正常運行，就是對電力系統運行的最好保障。雷電對輸電線路的影響是非常明顯的，就會導致線路發生跳閘停電等事故，嚴重影響輸電線路的安全性與可靠性。因此，本文分析了架空輸電線路防雷接地措施，以供參考。

輸電線路；防雷；接地

引言

隨著我國電網規模的不斷擴大，由雷擊而引起的輸電線路運行故障問題越來越多，嚴重影響了輸電線路設備的安全運行，輸電線路因為雷擊造成的跳閘故障是影響供電安全的一個很大難題。所以，對輸電線路的防雷保護并找到一些合理有效的輸電線路防雷措施，是我國電力企業始終關注的重要問題。

1 架空輸電線路雷擊故障原因分析

輸電線路的建設大都在較為空曠的郊區，但是空曠的環境下，更容易遭受雷擊的危害。一旦出現雷擊事故，給輸電線路以及周圍的環境，帶來巨大的影響，基于輸電線路的角度分析其危害，雷擊時線路的電壓會急劇升高，從而引起自動跳閘、系統自動切斷線路、線路跳閘、電力系統受損等情況的出現。輸電線路雷擊跳閘的原因包括：①自然因素。通常輸電線路設置在露天環境中，會受到各種自然環境的影響。尤其是我國各個地區自然環境差異較大，設置在不同地區的輸電線路容易受到不同環境、不同地質條件的影響，使輸電線路安全性、穩定性、有效性降低。②輸電線路的設計因素。一些電力設計單位在輸電線路設計中出現勘察不到位、設計過于理想化、細節規劃不合理等情況，均會影響輸電線路的具體應用，使其容易遭受雷擊等情況發生。③輸電線路的施工因素。輸電線路的施工，需要結合實際情況、施工圖紙以及施工要求，規范、合理的展開施工。但一些施工人員在輸電線路施工過程中，如若出現填土不規范、接地裝置不合理、施工細節處理不佳等問題，導致輸電線路設置不佳，容易遭到雷擊等其他情況出現。

2 架空輸電線路防雷接地措施

2.1 架空避雷線

架空避雷線可以很大程度上降低電壓的幅值，假設k為絕緣架空線和避雷線的耦合系數與沖擊系數的乘積值，那么架空避雷線的屏蔽作用可以將電壓降為原值的1/（1-k）。架空地線有效防止了雷電落在架空線上，從而起到了較為明顯的屏蔽作用。在實際應用中，這種方法因為其免維護的優勢，更是受到了人們的喜愛。然而從建設成本上來考慮，架設避雷線的投資很高，而如果對老式的桿塔進行統一的改造，無疑會增加相當大的成本和工作量。例如，針對220kV電壓的輸電線路，需要進行全線架設，而針對110kV的輸電線路也需要進行全線架設。將保護角的角度設定在20～30°之間，這樣就可以使得避雷線的避雷效果發揮到極限，加大對線路的屏蔽效果，使得下路的繞擊率大大降低，保護了線路應用的安全。

2.2 安裝避雷器

在實際使用過程中，氧化鋅避雷器因其能夠快速阻斷工頻續流和非線性電阻的特性而被廣泛的使用。根據歐美多國多年的實際統計數據顯示，不安裝氧化鋅避雷器的桿塔在雷擊后的斷線率高達93%，而在ABC三相各自安裝氧化鋅避雷器后，這個概率將會被控制在5%以下。這種方法的弊端在于，若將每個桿塔都安裝氧化鋅避雷器，投資成本過于龐大，此外，在剝去絕緣層時會影響導線封閉性，最終可能使導線受到腐蝕。

2.3 設置側向避雷針

如果架空線路經過山林地區，桿塔所處位置較高，不僅更容易受到雷擊的影響，而且其所處的電磁環境也更加復雜，是架空線路防雷中需要重點關注的部分。相關理論研究和工程實踐表明，在線路桿塔橫擔兩側設置側向避雷針，能夠非常有效的預防繞擊過電壓。側向避雷針的長度通常為3m，其中中間規定部分約1.2m，其余1.8m為橫向設備部分，為了保證避雷針的穩定性，設置有三個固定點，通過螺栓實現避雷針與橫擔的可靠連接，同時將接地引下線與桿塔的接地體連接在一起，從而保證了線路在遭受雷擊后，與避雷針連接的接地引下線能夠將雷電電流引入到大地中，實現對于線路和桿塔的保護。不過，在安裝了側向避雷針之后，會增加線路的引雷率，可能導致反擊故障率的升高，對此，應該適當增加絕緣子串的數量，進一步提高線路整體的耐雷水平。

2.4 架設耦合地線

架設藕合地線是一種能夠有效降低線路反擊跳閘率的防雷措施。在桿塔接地電阻降低困難的情況下，可以通過架設藕合地線方式來降低桿塔的接地電阻。具體架設方法：在導線下面架設地線，增強導線和避雷線之間的耦合性，以減少絕緣子串上的過電壓，從而達到強化輸電線路的反擊耐雷性能，降低線路斷路器雷擊跳閘率的效果。架設藕合地線降低斷路器雷擊跳閘率的作用機理具體涉及兩個方面：①架設藕合地線后可以不同程度的減低桿塔的分流系數，當雷電感生電流經過桿塔接地線路時就會出現散流限現象，達到減少桿塔過電電壓的目的；②架設藕合地線后，導線和避雷線的之間的耦合性得以明顯加強。當桿塔頂尖出現雷擊時，強大的耦合性能可以明顯的降低桿塔的感應電壓，減少絕緣子串遭受到的沖擊電壓。具體架設時，藕和地線通常采用側面和直掛式兩種方式，其中側面藕合地線能防止線路繞擊情況的發生，應用較廣。

2.5 減小線路保護角

這種方法一般適用于新建線路，能夠顯著降低架空線路的繞擊跳閘率，而對于已經建成并且投入使用的線路，想要對固定的線路保護角進行改變，不僅缺乏良好的實施環境，而且并不具備技術與經濟上的可行性。對于這種情況，在實際操作中，技術人員必須結合線路的具體情況，從技術、經濟等方面進行對比分析，對線路保護角進行選擇和明確，為線路的安全穩定運行提供良好的基礎支撐。

3 輸電線路接地技術措施

3.1 正確使用降阻劑

輸電線路防雷與接地設計中，還要注意控制降阻劑的使用。為了使降阻劑在輸電線路中發揮作用，在設計降阻劑應用的過程中，需要了解輸電線路接地情況以及線路接地所要達到的目的，進而合理設計降阻劑，促使其可以適當增加分散電流范圍。

3.2 采用消弧線圈接地方式

在雷電活動強烈而接地電阻又難以降低的地區，對于110kV及以下電壓等級的電網可考慮采用系統中性點不接地或經消弧線圈接地方式。這樣可使絕大多數雷擊單相閃絡接地故障被消弧線圈消除，不至于發展成為持續工頻電弧。而當雷擊引起兩相或三相閃絡故障時，第一相閃絡并不會造成跳閘，先閃絡的導線相當于一根避雷線，增加了分流和對未閃絡相的耦合作用，使未閃絡相的絕緣電壓下降，從而提高了線路的耐雷水平。

3.3安裝垂直地極

對于土壤電阻率較高的地區而言，垂直地極作為一項有效的接地彌補措施，其安裝與使用能夠對土壤表面接地質量較差的問題予以顯著的改善，因此可以在桿塔周邊的位置處安裝一定數量的垂直接地極，且其埋設深度應該在0.5m左右。對于鐵塔而言，垂直地極的安裝應該在與塔桿6m距離的位置處；對于水泥桿塔而言，垂直地極的安裝應該在與桿塔距離4m的位置處。

4 結語

綜上所述，輸電線路作為電網的重要組成部分，其運行的安全可靠性具有非常重要的意義，這就需要相關單位加強對防電對策的研究，因地制宜的采取科學有效措施，提高防雷水平，實現線路的安全運行。在選擇運用哪種輸電線路的防雷措施時，應當全面考慮輸電線路的系統運行模式、線路的重要程度輸電線路經過區域雷電活動的頻率、強弱和地形地貌特征、以及輸電線路經過地區土壤電阻率高低等情況，結合輸電線路經過地區原有的線路運行經驗，經過對技術經濟等方面的比較，因地制宜地對輸電線路采取科學合理的防雷保護措施，盡量降低雷電給輸電線路帶來的損害，保證輸電線路的安全穩定運行。

[1]許平.輸電線路防雷技術探討與分析[J].科技創業家，2011（11）.

[2]楊海林，李志剛.輸電線路防雷技術探討[J].北京電力高等專科學校學報：自然科學版，2011（28）.

[3]榮士峰，楊旭輝.輸電線路的防雷保護及措施[J].科技展望，2014（13）.

TM862

A

1004-7344（2016）28-0116-02

2016-9-18

張忠超（1988-），助理工程師，大學本科，從事輸電線路運行與檢修工作。