基于不同地形的架空配電線路防雷措施分析

王愛宏　王愛軍　李春林

摘要：架空配電線路的安全性與穩定性強弱直接影響電力系統的運行效率。由于高、低壓配電線路有很多種搭設方式，且其均暴露于自然環境下，經常受到雷擊的影響，往往造成供電系統的非正常運行。為了保證安全、穩定運行，通常會給架空配電線路安裝避雷裝置做相應防雷措施。文章針對不同地形條件架空配電線路的防雷措施進行了分析。

關鍵詞：不同地形；架空配電線路；防雷措施；電力系統；避雷裝置 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM862 文章編號：1009-2374（2016）14-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.071

架空配電線路在整個供電系統中起到重要作用，其能否安全、穩定、高效地被應用直接決定了供電系統的運行效率，因此，架空配電線路的保護具有必要性。就我國目前情況看，架空配電線路的絕緣性不高，避雷裝置的應用效果不太理想，造成架空配電線路在惡劣的氣候條件下很容易被破壞，從而導致無法正常工作，供電系統也往往出現紊亂。架空配電線路在不同地形條件下受到的雷擊作用各不相同，所以架空配電線路的防雷工作所采取的措施方法也存在一定差異。分析探究不同地形條件下架空配電線路的防雷措施有利于提高架空配電線路的安全性和可靠性，為今后供電系統的改善提供了保障。

1 架空配電線路概述

配電線路的主要部件包括桿塔、導線、避雷線、絕緣子、線路金具等。架空配電線路，顧名思義，必備架空配電線路電桿來支持橫擔、導線和絕緣子等部件。導線主要用于電能傳輸，要求具有強導電性、高機械強度和抗腐蝕性；金具主要用于線夾與絕緣子串以及拉線金具與桿塔之間的連接；絕緣子則起到使導線與地、導線與導線及導線與橫擔之間絕緣的作用，其不僅承受導線運行壓力，也要承受導線張力、負重以及各種環境氣候的影響，因此具有良好的電氣性能和高機械強度；拉線起到桿塔承受的水平風力與導線、避雷線的張力之間的平衡作用；配電線路的檔距則根據不同的電壓，城鎮和郊區各不相同：3～l0kV之間電壓的線路，城鎮和郊區分別為40～50m和50～l00m，3kV電壓以下的線路，城鎮和郊區分別為40～50m和40～60m。

被架空線路經過的地帶叫做路徑，路徑和桿的位置應該根據現場的地形和地質情況具體而定。路徑的確定需選擇在負荷中心，同時注意供電點與用電點之間盡量穿越避開良田、叢林、地面建筑物，減少跨越公路和通信線路，避開水洼、山洪及雨水沖刷地帶和具有爆炸物及腐蝕性氣體的工廠等，盡量選擇平坦的地勢；桿位的確定同樣需要實地考察，考慮施工及地形、地質情況而定，為以后應用及操作發展做充分準備。

2 架空配電線路的雷擊類型及跳閘形式分析

2.1 架空配電線路的雷擊類型及成因分析

2.1.1 直擊雷。指雷電直接作用到線路上，使線路某個點產生強烈電流，進而擊中配電裝置，尤其是桿塔的塔頂受到雷擊破壞最嚴重，產生巨大的電壓，使線路絕緣閃絡，造成整個線路癱瘓。

2.1.2 感應雷。指雷電與配電線路產生的感應力作用到線路上，出現靜電感應和電磁感應，前者使架空配電線路上產生大量反向電荷和雷電波，造成配電裝置受到電波沖擊而出現故障；后者是配電線路產生高頻電流，形成強大電磁場，直接對配電設備造成干擾和破壞，最終導致整個架空配電線路無法正常運行，引發安全事故。感應雷是架空配電線路最常遭受的雷擊類型。

2.1.3 地電位提高。特殊情況下，雖然架空配電線路最初受到雷電流沖擊當時并未受損，但是在傳入大地的時候卻使地電位提高，進而破壞了配電設備，造成架空配電線路出現故障。如雷電流穿過線路流入大地時產生10Ω的電阻，接地電壓此時會被立刻提高100kV，如果在這種情況下架空配電線路未被及時切斷電源而是仍然繼續運行，則會使配電裝置的接地電壓總值高達200kV，已經超出設備的保護接地電壓最大值，必然導致設備受損，嚴重影響架空配電線路的正常運行。

結合上述架空配電線路雷擊類型，從自然角度分析，雷擊就是自然云之間大量電荷產生的放電過程，由于感應雷產生的電壓高達400kV，遠遠大于架空配電線路的額定電壓，所以一旦遭受雷擊，線路很容易被擊穿。如果能提供一個合適的裝置接收這些電流，則會大大降低電流對架空配電線路的影響。同時，地形條件的不同使雷擊的危害程度各不相同，一般地勢較高地區的架空配電線路遭受雷擊的破壞更大。因此，針對不同地形的架空配電線路的防雷措施研究非常必要。

2.2 架空配電線路雷擊跳閘形式分析

由于架空配電線路很容易遭受雷擊，為了避免或減少架空配電線路遭受雷擊，確定架空配電線路的雷擊范圍非常重要，分析雷擊距與架空配電線路高度之間的關系具有必要性。

2.2.1 雷擊距定義。通常我們認為雷電是垂直放電，但事實上雷電放電過程是受到很多因素干擾的，可能會出現一定偏差。由于架空配電線路與地面有一定高度，且線路本身攜帶電荷、具有導電性，所以雷電通過架空配電線路時受到線路的干擾出現方向偏移，因此，架空配電線路對雷電電流的吸附是造成線路遭受雷擊的原因。如果雷電已經達到線路之間的平均電場強度，且已超過空氣的臨界擊穿場，架空配電線路遭受雷擊的概率相當大。在這個過程中，兩者之間的距離執行限定值可稱為雷擊距離。

2.2.2 架空配電線路的直接雷擊范圍。我國的架空配電線路的引雷寬度定值與架空配電線路的實際高度出現一定的偏差，所以架空配電線路的直接雷擊范圍的確定需要根據實際的地形條件合理計算出引雷寬度定值。選擇我國電力企業應用的最高導線兩側和投影寬度的和值。事實上，雷電電流在自然界中大小具有隨機性，分布遵循一定的概率。通常，西北地區與一般地區的雷電電流概率計算應采用不同方式。計算中可計算出不同地面傾角和架空配電線路的不同導線高度以及單側的引雷范圍。

2.2.3 架空配電線路的雷擊跳閘形式。（1）直接雷擊跳閘。架空配電線路的結構通常過于簡單且缺少避雷裝置或只配置簡易避雷針，因此在計算架空配電線路直接雷擊跳閘可忽略避雷線的緩沖力，而僅僅對架空配電線路遭受雷擊跳閘的頻率進行計算，確定雷擊程度；（2）感應雷擊跳閘。當架空配電線路附近地面遇到落雷時，相線上感應雷電產生的電壓遠遠大于線路絕緣所能承受的電壓范圍，從而造成線路絕緣的閃絡，最終導致線路跳閘。感應雷的跳閘計算需根據架空配電線路與地面高度、地形來共同確定引雷范圍，再采用感應雷擊跳閘公式準確計算，確定架空配電線路感應雷擊程度。

3 不同地形條件下的防雷措施分析

基于上述不同地形架空配電線路遭受雷擊程度也各不相同，對于不同地形條件，架空配電線路一定要因地制宜采取不同的防雷措施。除此之外，還應根據架空配電線路所在地區的實際地形、地質情況進行相應的防雷措施。

3.1 加強配電設備的防雷保護

常用的防雷保護措施包括柱上開關的防雷保護和配電變壓器的防雷保護，但兩者在實際應用中具有較大的不同。前者將防雷裝置安裝在架空配電線路的支柱上，具體是安裝在刀閘位置或柱兩端，使支柱上的配電線路受到保護；后者則將防雷裝置安裝在架空配電線路低電壓處，加強對配電變壓器的保護來使整個配電線路安全、穩定運行。

3.2 安裝避雷裝置

安裝和引進避雷裝置是保護架空配電線路最有效的方法。由于不同地形的架空配電線路遭受雷擊的影響不同，避雷裝置的安裝需注意如下兩點：其一，避雷器的選擇。避雷器選擇的成功與否直接影響架空配電線路的防雷效果。由于架空配電線路經常處于雷電頻發和地勢較高地區，因此，選用氧化鋅避雷器較合適，其不僅使架空配電線路免受雷擊，還不會增加線路的運行電壓，保證了線路的使用壽命；其二，避雷器的安裝位置。由于避雷器的防雷范圍有限，如果僅僅安裝在桿塔上則只是對桿塔范圍內起到保護作用，因此應詳細了解不同地形的架空配電線路雷電頻發位置，從而有針對性地選擇避雷器的安裝位置，對整個架空配電線路起到實質性的保護作用。

3.3 特殊的接地網改造

由于我國不同地區的土壤土質不同，造成土壤的電阻不同，部分地區的土壤電阻很大，這在一定程度上影響雷電流的放電，因此，在類似這樣的地區應進行特殊的接地網改造，要改變其深度，增大敷設長度，也可以在地下埋設銅導體接地棒來增大接地網接收雷電的能力。

3.4 增大接地裝置的接地深度

增大接地裝置的接地深度并應用截面面積較大、表面做防腐處理的引下線，嚴格按照電力基礎工程施工要求進行開挖工作，最好要對接地裝置進行驗收。

3.5 降低桿塔的接地電阻

在保證配電線路正常工作并且不影響架空地線、接地引下線及地網的前提下降低桿塔的接地電阻，在不影響配電線路正常運行的情況下盡可能地降低桿塔的接地電阻。

3.6 對桿塔的絕緣子進行改造

針對地勢低的地區要對桿塔的絕緣子進行改造，尤其是二級雷區以上的地區。如將一般絕緣子更換為大盤徑絕緣子或雙串絕緣子，另外還可安裝塔頭側針或接閃器。

3.7 利用消弧線圈加以防雷

如某些地區的接地電阻無法人工降低，則可利用消弧線圈來加以防雷。

參考文獻

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[4] 李寰宇.基于不同地形條件下的架空配電線路的防雷探究[J].通訊世界，2014，（12）.

作者簡介：王愛宏（1977-），男，山東德州人，國網山東電力集團公司德州供電公司開發客戶服務分中心技師，研究方向：配電線路。

（責任編輯：秦遜玉）