超高壓輸電線路雷電繞擊及防雷

劉克敏

摘 要：影響超高壓輸電線路的輸電率的因素有很多，地形地貌、輸電線高度、尺寸都會影響其輸電率，我們目前研究發現，雷電是其關鍵因素。根據統計，在雷電天氣中，超高壓輸電線路發生故障的概率占45%～65%，已經對居民的生活及產業的生產造成了一定影響。而隨著電壓等級的增加，超高壓輸電線路的跳閘率也會上升。雷電發生時，雷電繞擊是造成超高壓輸電線路發生故障的重要原因之一。本篇論文中，我們將具體分析超高壓輸電線路的故障，對超高壓輸電線路進行研究，并且從雷電方面講述超高壓輸電線路的保護措施，提高其安全性和穩定性。

關鍵詞：超高壓輸電線路；雷電；繞擊；防雷

1 事例分析

1）事故情況。2011年6月13日，在某地的雷雨天氣中，某地電網跳閘重合成功，我們測得一系列數據，在當日15∶45-15∶55，天瓶6709線周圍一共測得15個落雷電，得出落雷數據，我們根據落雷的地點結合當地地勢繪制了雷電分布圖，經當地實時調查，我們發現天瓶6709線#13塔附近有將要發生故障的趨勢。

2）數據計算。當前在超高壓輸電線路繞擊問題中，我們常用電氣幾何模型進行分析。傳統的電氣幾何模型相對理想化，并沒有考慮其他因素對于模型中所需數據的影響。研究發現，如果超高壓線路桿塔高度較高，則先導對于地面、避雷針和電線的擊距是不相同的。隨著雷電的強度增大，先導對于上述所說的三種物體擊距都會呈不同程度的增大。在對模型數據進行處理時，桿塔高度、保護角、山坡傾角都是影響臨界擊距的主要因素，其中，桿塔高度與臨界擊角呈正相關，桿塔越高，臨界擊角越大；保護角和山坡傾角與臨界擊距呈負相關，保護角和山坡傾角越大，臨界擊距越小。關于臨界電流，我們采用國際推薦的臨界電流公式進行計算，由此算出當臨界電流大于59.78kA時，雷電將不會發生繞擊。除此之外，我們還驗證了桿塔的耐雷水平，結合當地測得數據，得出：當電流大于117.36kA時，雷電會發生反擊。

3）故障分析。根據分析13塔的相關數據，計算出當雷電電流在17.4～59.7kA時，雷電會發生繞擊，當雷電電流大于117.36時雷電會發生反擊。根據當地雷電調查顯示，在#15- #17塔之間，落雷電較多，相對密度較大，共有3個落雷電滿足發生雷電繞擊的條件，但沒有滿足反擊條件。發生故障的塔桿電阻小，所在地點相對地勢較高，斜度較大，具備相應的雷電繞擊特征，故因此得出，6709線#13塔的故障是因為雷電繞擊引起的。

2 防雷措施

1）注意設備維護。雷電發生時，所產生的電流是主要的破壞因素，由于塔桿高度較高，雷電所產生的電流更具有危害性，各種高空架空線都能引入雷電，破壞超高壓輸電線路的設備。所以在日常工作中，我們應該嚴加防范，定期檢查雷擊發生的部位，觀察是否有暴露、損壞的部位，以便及時修補。

2）架設避雷線。要確保超高壓輸電線路的安全使用，要安裝避雷線，引導雷電向避雷線放電，通過塔桿和接地裝置將雷電所釋放的電流引入大地，以保護線路設施，避免超高壓輸電線路遭受雷擊。但是在使用避雷線的同時，我們也要對避雷線進行保護，確保安全性。

3）減小保護角。根據電氣幾何模型，我們發現線路的保護角越小，雷電天氣所發生的繞擊事故就越小，所以減小保護角可以有效的防止雷電繞擊。但是減小保護角只能用于新開設的超高壓輸電線路中，而對于舊的輸電線路，將線路保護角減小幾乎是不可行的，采取這種方法會耗費大量的人力及財力，所以減小保護角這一舉措還需要進一步研究，其采納性并不高。

4）降低接地電阻。降低接地電阻可以有效地阻止電路反擊，減少雷電天氣事故的發生。相比于減少保護角，降低接地電阻更容易實施，方法也更為簡單快捷。降低接地電阻的方法有很多，例如可以增大接地網面積，接地網面積與接地電阻成反比，當接地網面積增大，接地電阻就可以有效減小；還可以人工的改善電阻率，在高電阻率地區，人工的將電阻率減小，可以間接地減少接地電阻；我們更可以利用設施中的鋼筋等金屬，有效的減少接地電阻。

5）加強線路絕緣水平。加強線路絕緣水平可以有效的阻止雷電電流，增強了線路的耐雷電水平，防止電流對設備的危害。但是在實際的輸電線路中。將這一方法全面實施還需要進一步的探究和探討，應用到實際生活中去，還是具有一定難度的。

6）安裝保護間隙。保護間隙可以有效的保護線路，它具有結構簡單、安全可靠、方便運行且維護量小等優點。將保護間隙安裝到超高壓輸電線路中，可以在線路中形成絕緣體，保護線路在雷電天氣受電流的打擊而造成繞擊，減少了事故的發生。

7）架設耦合地線。架設耦合地線是超高壓輸電線路防雷的基本措施之一，在受雷電打擊嚴重的線路中，桿塔接地電阻并不足以保護線路，而改善接地電阻也有一定的困難，這時我們應該架設耦合地線。耦合地線可以起到分流作用，從而減低了電壓，減少了雷電的繞擊次數。但是架設耦合地線的過程十分繁瑣，在架設之前，我們需要反復測量塔桿高度、架設耦合地線所需距離等，而且實施起來相對復雜，受到各方面條件的制約，增加了工作負擔。架設的過程中可能還會砍伐樹木，破壞了環境。

8）安裝避雷針。防繞擊避雷針是一種結構特殊的避雷結構，在超高壓線路上進行安裝可防止雷電繞擊而引起事故發生。該項技術結構先進、性能穩定、運行快速安全、安裝方便并且使用壽命長，減少了雷電天氣的跳閘現象，對超高壓線路的安全運行有了很大的保障。無論從經濟角度，還是從產品的實用性，防繞擊避雷針都有一定的可行性。

3 結論

超高壓輸電線路的安全運行是十分重要的，它既保證了居民正常的生活，也維持了產業的正常發展。桿塔高度、保護角、山坡傾角都影響臨界擊距的主要因素，而對于臨界電流，采用了臨界電流公式，計算出了臨界電流值，判斷了電路發生故障的主要原因。除此之外，我們還分析了防雷所要采取的措施，從經濟角度和實用性方面分析了它們的可行性，我們在實施時，還要結合實際情況，做出理性的選擇。關于超高壓輸電線路，我們研究的只是一少部分，我們還要不斷進行探索，確保線路的安全運行。

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