雷電對電力線路危害及高壓架空線路防雷保護策略

岑關(guān)

（中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司百色局廣西百色533000）

雷電對電力線路危害及高壓架空線路防雷保護策略

岑關(guān)

（中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司百色局廣西百色533000）

高壓架空線路的穩(wěn)定和安全運行關(guān)系到整個供電系統(tǒng)的良好運行，如何保證其輸電線路的安全穩(wěn)定一直是電力工作者關(guān)注的課題，尤其是架空輸電線路中雷擊跳閘等事故的發(fā)生，困擾著供電安全運行。尋求有效的線路防雷保護方法，進行防雷技術(shù)的研究工作，通過對雷擊線路危害的深入剖析得出更加有效的線路防雷電措施，是本文要深入探討的。

高壓輸電線路；雷擊危害；防雷保護

雷電是一種常見的自然現(xiàn)象，在科技不發(fā)達的時代給人類造成很多傷害。隨著社會發(fā)展和科技進步，對雷電防范和治理的方法日漸成熟。我國電網(wǎng)配電線路容易發(fā)生雷電災(zāi)害及事故，雖然經(jīng)過整改后已經(jīng)得到很大改善，但在雷電活動頻繁區(qū)域，依然有因雷擊而引起的跳閘等事故發(fā)生，因此，如何有效地防止雷電危害，研究電力網(wǎng)絡(luò)對雷電傷害的防御能力和方法，是電力工作者應(yīng)關(guān)注的問題。

1 雷電危害

（1）雷擊危害主要造成的現(xiàn)象包括跳閘、斷線等，無論哪種危害都會造成停電事故發(fā)生。配電線路產(chǎn)生過電壓的危害包括直擊雷、感應(yīng)雷。20%的配電線路雷擊危害是來自于直擊雷，50%的雷電危害來自于感應(yīng)雷。由于雷電產(chǎn)生電磁輻射，形成感應(yīng)過電壓。雷電在經(jīng)過建筑的輸電線路時，會在導(dǎo)線上形成電磁感應(yīng)和靜電反應(yīng)。當高壓超過絕緣裝置的極限時，雷電電流通過直擊點的阻抗，提升該點電位、當電位值達到絕緣極限后，就會出現(xiàn)反擊，當電壓超過絕緣的沖擊放電電壓的時候就會形成閃絡(luò)。

（2）電網(wǎng)主要網(wǎng)架是輸電線路，其安全運行需要加以防控和保障。對于輸電線路的雷擊危害主要表現(xiàn)在雷擊跳閘上，單電源運行的變電站主要影響到的是片區(qū)的供電。電壓等級較高的線路在遭到雷擊時，如果線路正處于滿負荷運行，則發(fā)生跳閘的概率較高。使得線路的負荷無法瞬間轉(zhuǎn)移，造成電網(wǎng)瓦解，擴大雷害的影響[1]。

（3）雷電在短暫發(fā)生的過程中，會產(chǎn)生放電過程。在閃電發(fā)生的瞬間產(chǎn)生極大的電流，在零點零一秒的時間內(nèi)就能達到最大峰值的雷電脈沖式峰值。這個電流的力量非常強大，如直擊雷，釋放的電流強度在瞬間可達到20～50kA，如果處在雷暴中心，則放電電流峰值甚至可以達到幾十萬安培。對被擊中的物體造成瞬間巨大的熱效應(yīng)危害。特別是超高壓配電線路遭到雷擊過程中，導(dǎo)線或者光纜與雷電直接接觸，可在電流巨大作用下，瞬間發(fā)生巨大的熱量，且熱能不能立刻發(fā)散，線路短時間內(nèi)產(chǎn)生融化，溫度達到上萬度，電力系統(tǒng)的設(shè)備都被牽扯其中，受到威脅。

（4）雷電對輸電線路安全運行的危害，還表現(xiàn)在山區(qū)等交通不便地區(qū)巡視等工作出現(xiàn)更多的困難。特別是在偏遠的山區(qū)等特殊地理位置，雷電時常伴有大風暴雨，極大的風速造成的樹木傾倒，砸壞輸電線路，引起線路振動、斷線的情況時有發(fā)生，如果挽救不及時，就會造成電力事故，甚至會造成更多的損失。

2 防護措施

（1）常規(guī)防雷措施包括安裝避雷針等雷電保護裝置，就是在雷電發(fā)生時，使用旁路入地的方法對產(chǎn)生的大電流進行防范。利用地球這個巨大的良性導(dǎo)體，將雷電流進行分散處理。

避雷針、線、網(wǎng)等的選擇，要根據(jù)不同情況進行采用和安裝。無論哪種避雷設(shè)備，其原理基本是相同的，可以針對建筑的特點和功能，如房屋、煙囪、油庫、輸電線路等進行選擇。

（2）采用新技術(shù)進行防雷措施。

消雷器，這時一種新興防雷設(shè)備，利用消散電流對雷云凈起電進行電流的削減。雷云的散失電流在消雷器的作用下，對雷云的散失電流可以起到消散電流的作用。消散電流在消雷器的作用下可以發(fā)揮作用，減小雷云凈起電流。

雷電定位系統(tǒng)，這是在微電子技術(shù)的基礎(chǔ)上進行的雷電回擊場的研究成果。是雷電遙測技術(shù)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，主要功能是探測和預(yù)警技術(shù)，在雷電故障點的探測和森林雷擊火災(zāi)的監(jiān)測上起到非常大的作用。配電線路防雷，主要針對的是跳閘、繼線，尤其是配電線路雷擊斷線。

接地避雷線，是在空曠地區(qū)對配電線路設(shè)置接地避雷線，通過導(dǎo)線上的感應(yīng)屏蔽電壓。避雷線于導(dǎo)線的耦合沖擊對于導(dǎo)線主工業(yè)區(qū)的配電絕緣線路，起到限制感應(yīng)電壓的作用。架設(shè)雷擊點距離線路50m，雷電流幅值為100kA，在未來架設(shè)底線時，感應(yīng)過電壓的最大值為550V，但如果安裝了架空底線，則感應(yīng)過電壓的最大值可以降為330V。采用這種方法的作用還是比較大的。不過值得一提的是，只有在直擊雷頻繁區(qū)域架設(shè)地線才能防止雷擊，這種方式主要可以作為感應(yīng)雷電過電壓雷擊斷線的輔助手段。

避雷器，避雷器是在輸電線路被廣泛使用的一種方法，它的工作原理是通過限制配電線路雷電過電壓，對過電壓幅值進行限制，二是對雷擊閃絡(luò)后放電能量進行吸收，達到限制工頻續(xù)流、保護導(dǎo)線的目的。

避雷器的選擇應(yīng)考慮降低避雷器的故障率，延長避雷器的使用壽命，加裝避雷器限制線路故障，采用有間隙的氧化鋅避雷器，不承受工頻電壓作用，ZNO閥片不老化，旨在類帶你過電壓或者工頻續(xù)流時才工作。95%以上的感應(yīng)雷的放電電流小于1000A，避雷器的通流能力在選擇上應(yīng)對技術(shù)經(jīng)濟性進行考慮，但是存在的缺陷是，當直擊雷電流超過20kA時，避雷器的通流能力不足或者會引起爆炸。

安裝防導(dǎo)線熔斷裝置，采用放電鉗位絕緣子，在固定削離絕緣層的固定處假裝金屬線夾子，承受工頻續(xù)流，設(shè)置引弧放電間隙，保證續(xù)流不會燒傷絕緣子，或者變電站開關(guān)電閘可以熄滅絕緣線工頻續(xù)流，將斷線率控制在百公里0.005，這種方式不需要接地裝置，但是必須要注意使用瓷瓶更換，以保證絕緣線玻璃絕緣層，達到防水和供電可靠性，缺點是外罩絕緣罩，施工起來相對麻煩些。

提高線路絕緣耐壓水平，更換柱式絕緣子，提高線路的沖壓耐壓水平，確保雷電感應(yīng)在工頻線流時不會因放電距大而無法建孤導(dǎo)致熄滅。

（3）加強線路絕緣，就是采用大跨度高桿塔進行輸電線路個別地段的增高，增加桿塔避雷的機會。對高塔落雷塔頂電位較高的情況，為了降低過電壓，減少受繞擊的概率，降低線路跳閘率，在高桿塔上增加絕緣子串，加大越檔導(dǎo)線和地線之間的距離，采用差絕緣方式。這種方法適用于中性點不接地或者消弧圈接地的系統(tǒng)為三角形排列的情況，這種狀態(tài)表現(xiàn)為同一基塔桿上三相絕緣存在差異。當雷擊桿上導(dǎo)線絕緣由于較弱被擊穿，雷電流經(jīng)桿塔入地，避免了兩相閃絡(luò)，兩相增加了一片絕緣子。

（4）在現(xiàn)代高壓、超高壓線路上，對同桿架設(shè)的雙回路線路增多的情況，采用一般的防雷措施是不行的。在對雙回路雷擊進行跳閘率的降低工作中，使用不平衡絕緣方式降低雙回路雷擊，降低跳閘率的同時還能保障線路的連續(xù)供電。這種避雷方式的原始是利用雙回路的絕緣子傳片數(shù)差異，增加回路導(dǎo)線的耦合作用，提高線路的耐雷水平發(fā)生閃絡(luò)，保障回路的連續(xù)供電。

（5）耦合地埋線的作用：①降低接地電阻，加強接地線的接地電阻作用，利用地下埋設(shè)的接地線與桿塔接地裝置相連；②在易雷擊地段埋設(shè)耦合地埋線，加強架空底線的作用，將雷電電流進行分流，顯著提高線路耐雷水平，降低跳閘率。

（6）預(yù)放電棒和負角保護針，增大耦合系數(shù)，降低桿塔分流系數(shù)，加大導(dǎo)線、絕緣子串對地電容，改善電壓分布；負角保護陣是避雷針的一種，是裝在線路外側(cè)導(dǎo)線邊的避雷針的，可以改善屏蔽，減小臨界擊距，將預(yù)放電棒和負角保護針放在一起裝設(shè)，在制作、安裝和運行、維護上非常方便，經(jīng)濟花費不多。

（7）使用接地降阻劑，對單位內(nèi)處理接地電阻降低起到作用。降阻劑在使用后隨著時間的推移，接地電阻發(fā)橫下降，pH值一般在8左右，偏堿性。接地體在最初安裝使用階段是沒有腐蝕現(xiàn)象的，但是在長期使用后，一般會出現(xiàn)嚴重的腐蝕問題。

（8）電力系統(tǒng)中采用中性點不接地或者弧線圈接地的方式，使得雷擊的大多數(shù)單相接地故障不會因為自動消除而出現(xiàn)短路或者跳閘情況，對地閃絡(luò)的避雷線在二相或者三相落雷時，由于增加了分流或者耦合作用，降低了未閃絡(luò)相絕緣上的電壓，提高了線路的耐雷水平[2]。

3 結(jié)語

影響架空輸電線路雷擊跳閘率的原因很多，產(chǎn)生雷害的問題也很多，應(yīng)從實際出發(fā)，對防雷措施加以改進和完善，充分了解當?shù)氐乩怼庀笠约熬€路運行的情況，對線路的耐雷水平等采取積極的措施進行預(yù)防和抵御，必要時可以采用多種防雷改進措施。

[1]劉霞.淺談雷電對電力線路的危害及高壓架空線路的防雷保護措施[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2015（18）：209～210.

[2]甘錦錦.架空電力線路的防雷措施分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（21）：149.

TM862

A

1004-7344（2016）30-0137-02

2016-9-28

岑關(guān)（1972-），男，壯族，大專，主要從事超高壓線路的運維管理等工作。