輸電線路雷擊架空地線斷線原因探析

李海

摘要：文章結(jié)合工作經(jīng)驗分析了輸電線路雷擊架空地線斷線的原因，并根據(jù)原因分析提出了相應(yīng)的處理措施，希望通過文章的研究以及提出的相應(yīng)策略能夠很好地處理并防止輸電線路雷擊架空地線的斷線事故，保障輸電線路的建設(shè)，促進我國電力建設(shè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：輸電線路；雷擊事故；架空地線；斷線原因；電力系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM862 文章編號：1009-2374（2016）12-0133-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.12.062

1 概述

隨著電力電網(wǎng)以及輸電線路的建設(shè)與發(fā)展，相關(guān)工作人員積極探索，希望能夠發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并對問題進行改進，促進我國電力事業(yè)發(fā)展。在輸電線路建設(shè)尤其是架空輸電線路建設(shè)中存在眾多問題，而事故往往會引發(fā)電力故障和不必要的損失。在這眾多的事故以及安全隱患中最常見的問題便是雷擊跳閘問題，面對這些問題，首先應(yīng)該分析產(chǎn)生這些問題的原因，并根據(jù)分析的原因提出合理、科學的對策，從而能夠促進電力事業(yè)發(fā)展，這也成為了廣大電力工作者廣泛關(guān)注的問題。

2 輸電線路雷擊架空地線斷線原因分析

架空線路的特殊性以及雷擊事故的特殊性使得事故產(chǎn)生原因復雜多樣，接下來就筆者工作經(jīng)驗進行分析，探討輸電線路雷擊架空地線斷線原因，主要集中在兩個方面：一個是雷擊引起的斷線事故；另一個是設(shè)計規(guī)劃以及建設(shè)問題。接下來分別進行簡要分析：

2.1 實際設(shè)計與規(guī)程不符

在架空輸電線路的規(guī)劃與設(shè)計中存在眾多問題，往往設(shè)計中僅僅考慮短路電流問題，一般要求短路電流的熱穩(wěn)定而忽略了雷電流問題。雷電流和短路電流的共同作用引起的熱穩(wěn)定問題會導致地線斷線故障。進行設(shè)計與規(guī)劃時，關(guān)于地線和導線的最小配合問題，僅僅選擇最小的配合比設(shè)計地線，這樣嚴重忽略了規(guī)程，沒有切實按照規(guī)程對地線進行熱穩(wěn)定校驗。

2.2 雷擊引起的地線斷線

2.2.1 雷電流的熱效應(yīng)。在雷雨天氣時，對架空地線發(fā)生雷擊，導致地線的電流增大，尤其是對于雷擊點，電流密度增大，導致地線的溫度升高，甚至溫度會達到幾千攝氏度。在受到雷擊影響時，重要的影響不是雷電流對于線路的熱效應(yīng)，而是雷擊導體引起的地線溫度升高，高溫會導致地線金屬熔化，當超過一定極限的時候會熔斷，產(chǎn)生不正常斷股現(xiàn)象。其中電弧熱效應(yīng)的作用可以用相應(yīng)熱平衡方程式表示：

i（t）2Rθdt=Cθmdθ

通過上述的熱平衡方程式可以看出，在雷擊作用時，其作用點很小，最終導致地線溫度快速升高。當溫度超過導線熔點時，就會發(fā)生斷線事故。對于不同的導線，其熱效應(yīng)以及雷擊電流和熔斷溫度都不一樣。

2.2.2 雷電流的沖擊效應(yīng)。

A=M∫0i（t）dt=MQ

雷電流的沖擊效應(yīng)可以用上式進行表示，A的大小表示雷電流沖擊效應(yīng)的強弱。就日常生活以及雷雨天氣的現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)，雷雨天氣經(jīng)常出現(xiàn)雷電毀壞建筑物的情況，這些現(xiàn)象表明雷電流具有相應(yīng)的沖擊效應(yīng)。

對于雷電流的沖量A而言，當其超過架空地線的承受沖擊強度，就會導致架空地線的斷線。從上述雷電流沖擊效應(yīng)的分析可以看出，雷電流沖擊效應(yīng)的強弱不僅僅取決于雷電流的幅值，而且與雷電流的波長有關(guān)，因此對于不同幅值和波長的雷電流產(chǎn)生的沖擊效應(yīng)也不相同，另外對于不同結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的地線其承受沖擊能力也不同。

2.2.3 工頻短路電流的熱效應(yīng)。

I=C/（0.24*α0*R0*T）*In[α0*（t2-20）+l]/[α0*（t1-20）+l]

進行雷擊時，除了雷擊產(chǎn)生的熱效應(yīng)以及沖擊效應(yīng)之外，還存在絕緣子閃絡(luò)放電。其中由于閃絡(luò)放電會產(chǎn)生工頻短路電流問題，工頻短路電流穩(wěn)定公式如上

所示。

在架空輸電線路中存在兩個系統(tǒng)：一個是地線-桿塔系統(tǒng)；另一個是雷擊放電接地的桿塔。兩個系統(tǒng)中第一個系統(tǒng)的阻抗小于第二個系統(tǒng)的阻抗，由于阻抗差別使得工頻電流進行分流，分流到架空地線上，導致架空地線溫度急速升高。由于溫度升高引起的阻抗升高，阻抗使得溫度進一步提高，溫度過高導致地線熔斷，產(chǎn)生地線斷線。

2.2.4 高溫導致的地線張力斷線。上述三個雷電流原因中，其中雷電流的熱效應(yīng)以及工頻短路電流的熱效應(yīng)都會導致溫度升高。地線屬于金屬，受到高溫影響會使得抗拉強度降低，尤其溫度過高，抗拉強度降低，受到外力作用極易發(fā)生地線斷線。

3 輸電線路雷擊架空地線斷線防治措施

要很好地實現(xiàn)輸電線路雷擊架空地線斷線的預(yù)防，需從兩方面著手：一方面是雷擊的預(yù)防工作；另一方面是提高耐雷水平。

3.1 雷擊絕緣子掉串的防止

有效地防止雷擊絕緣子的掉串，能夠有效地防止雷擊事故。而要防止雷擊絕緣子的掉串首先應(yīng)該從設(shè)計入手，做好絕緣子設(shè)計。一般采用玻璃絕緣子，不采用瓷絕緣子，并且緊緊按照相關(guān)要求進行設(shè)計，滿足設(shè)計要求。在絕緣子出廠時，對產(chǎn)品進行檢驗，保證出廠產(chǎn)品合格，保證絕緣子的正常工作。

3.2 合理規(guī)劃架空線路以及鋪設(shè)環(huán)境

架空線路的雷擊地線斷線事故主要發(fā)生在山區(qū)，并且以繞擊雷擊為主，另外還有反擊雷擊。面對這些情況，必須要分析架空路線以及路線的鋪設(shè)環(huán)境，可以利用自然環(huán)境選擇自然屏蔽的防雷走廊，并且利用有利條件降低接地電阻來進行防雷。充分利用地形，合理布置桿塔，形成合理的桿塔高差，盡可能降低導線相對高度，最終減少雷擊。觀察研究發(fā)現(xiàn)對雷擊頻繁路段，進行有針對性的相應(yīng)防治，采取有效的防雷措施如進行單改雙避雷線、減少雙避雷線保護角改造等。但遇到不能進行改造線路的情況時，可以對桿頭進行局部加強屏蔽來減少保護角。另外在采取相應(yīng)措施的同時，還應(yīng)該保證措施能夠有效落實，從而能夠真正實現(xiàn)防雷。

3.3 加強絕緣措施

防雷的眾多措施中見效快、成本低的措施便是加強絕緣。以單回路進線的220kV線路進線段為例進行分析，在該線路的進線段進行絕緣措施的加強能夠有效提高變電站中避雷器流過的電流，一般情況下會超過5kA，而其他情況下則沒有影響。

3.4 降低接地電阻

要實現(xiàn)降低熱效應(yīng)問題，必須要盡可能采取相應(yīng)措施降低接地電阻。原有的架空輸電線路接地電阻往往較高，因此有必要進行相應(yīng)改造。不同的地區(qū)、環(huán)境需要采取不同的改造措施，在山區(qū)以及雷擊頻繁地區(qū)的改造更加必要，不能按照原有的設(shè)計進行，而應(yīng)該在分析當?shù)丨h(huán)境的基礎(chǔ)上，按照實際情況進行設(shè)計，綜合利用接線方式，多采用閉環(huán)方式接線，盡可能采用最大多射線進行垂直集中接地，這樣不僅能夠有效地降低接地電阻，而且能夠減少地網(wǎng)的電感。

3.5 合理選擇設(shè)置避雷器

避雷器的安裝與使用具有重要意義，尤其對于雷雨天氣頻發(fā)地區(qū)以及雷擊事故多發(fā)地區(qū)，防雷設(shè)施的安裝更加必要。相關(guān)工作人員必須要根據(jù)實際情況選擇合適的防雷器，并根據(jù)實際環(huán)境科學設(shè)置避雷器。另外應(yīng)該注意資金投入，這樣能夠有效地防止雷擊事故以及雷擊跳閘問題。

3.6 選擇合適的防雷措施

對于特殊階段以及特殊路段需要采取不同的防雷措施，例如地形起伏大并且高差大的山區(qū)，應(yīng)該采取反擊線路，控制較大的接地電阻，另外在防雷措施方面還應(yīng)盡可能采用加裝耦合地線方式或者通過增加避雷線附加引流線來分流懸垂線夾的電流，能夠防止地線在線夾處出現(xiàn)斷線。

4 結(jié)語

架空輸電線路與普通輸電線路具有一定的區(qū)別，尤其多處于山區(qū)并且范圍廣，長期暴露在荒野中，經(jīng)常會產(chǎn)生眾多雷擊事故。因此在輸電線路的地線設(shè)計中要優(yōu)化設(shè)計，采取相應(yīng)措施進行相應(yīng)維護，提高線路的防雷以及抵抗自然災(zāi)害能力，保證輸電的正常進行，從而保證生活用電以及工業(yè)用電。

參考文獻

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（責任編輯：秦遜玉）