探析電力系統輸電線路防雷保護技術

簡引蛟

（德江供電局 貴州省德江縣 565200）

探析電力系統輸電線路防雷保護技術

簡引蛟

（德江供電局 貴州省德江縣 565200）

主要研究電力系統輸電線路防雷保護技術，介紹了輸電線路的常規防雷方法和防雷新技術，并對輸電線路綜合防雷工作的有效開展策略進行了研究，輸電線路的防雷工作對降低線路故障發生率，維持供電穩定有著重要意義，不能夠掉以輕心。

電力系統；輸電線路；防雷

輸電線路是電力系統的主體，有著廣大的分布范圍，處在各種復雜的地理環境和氣候環境條件下，容易發生故障，威脅電力系統的正常運行，給電力供應穩定帶來了很大的挑戰。在各類輸電線路故障中，雷擊造成的線路跳閘事故占到總事故數的40～70％，因此輸電線路的防雷工作是提高供電網絡運行安全性可靠性的重要措施，對電力系統安全運行有著重要意義。

1 輸電線路防雷技術

1.1 傳統避雷針防雷技術

傳統輸電線路避雷針利用了雷電多擊高大建筑的特性，在輸電線路上架設比電網高度高的尖端金屬物，吸引雷電擊打避雷針，保護輸電線路。對于輸電線路的防雷保護工作來說，避雷針防雷技術方法簡單，施工方便，將輸電線塔直接設置成避雷針，并設置接地線，就能夠有效保護輸電線路。

避雷針防雷雖然比較普遍，但是至今研究人員也不能獲得準確的避雷針防雷有效范圍數據，對于架空高壓線路，即便高壓電線塔發揮著避雷針的作用，且全線都設置了避雷線，但是雷擊線路的情況仍然多發。與此同時，如果避雷針接地系統電阻過大，或者接地體和保護物之間安全距離不足，可能會出現避雷針對保護物的高壓反擊現象，造成輸電網絡雷擊破壞，而且雷電帶有大量電荷，擊中避雷針之后電流泄入點和輸電設備之間會形成較大感應電壓，造成各種跳閘和燒損事故。

1.2 放電避雷針防雷技術

雷擊有上行和下行兩種，上行雷的放電時間比較長，電流峰值比下行雷要小，載荷下降梯度小，雷擊過程中也不會發生反擊，可控放電避雷針防雷技術就應用了上行雷泄流的過程，使得在發生雷電時，能夠將雷電引為上行雷放電，中和雷云電荷，保護輸電線路。

可控放電避雷針有避雷針、地線、主支架、接地裝置等幾部分結構，主針是主針、動態環和儲能裝置形成的復雜結構，通過改變安裝位置周圍地面電場強度誘發上行雷，可控針在啟動前后針尖電場變化劇烈，觸發之后針尖電場強度將劇烈上升到數百倍，創造上行雷的環境條件，當雷云電場強度上升到可能擊打避雷針或者擊穿空氣時，儲能裝置將開啟，釋放能量，主針針尖電場強度上升，在附近空氣中釋放強大的放電脈沖，自下而上形成先導，中和雷電云層中的電荷。

2 輸電線路防雷新技術

2.1 雷電接閃器

雷電接閃器不同于傳統的避雷設施，雷電擊中接閃器之后，產生的雷電波峰和沖擊力會在納米磁阻流器中發生能量轉換，削弱雷電波峰強度30％左右，雷電對輸電線路的沖擊力則削弱了超過70％，明顯提高了輸電線路的抗雷擊水平，且由于削減了雷電波峰，有效降低了雷擊瞬間地面和輸電設備之間的感應電壓值，減少了雷擊造成的跳閘和設備燒損，適用于雷暴多發的山區輸電線路。

2.2 差異化防雷技術

差異化范雷技術充分應用了全網主設備安全預警管理決策系統提供的數據和信息機制，對往年雷擊數據、輸電線路特征參數、防雷分析計算方法和防雷維護措施進行綜合分析，了解這些差異化特征對防雷效果和防雷工作經濟性的影響，在此基礎上制定針對性強的防雷策略，針對目標線路雷擊故障形式、頻率制定防雷策略，能夠將防雷工作精確到某一桿位，進行整個輸電網絡桿位級的細化評價，為防雷工作提供科學的決策依據，獲得最優的防雷效果，同時減少了防雷工作的經濟投入。

2.3 復合柱式防斷線絕緣子

新型的復合柱式防斷線絕緣子絕緣子對雷電過電壓的絕緣性能，避免了因為雷擊造成的閃絡和擊穿問題，保護絕緣導線不被工頻電弧燒斷。新型絕緣子的應用明顯提高了輸電系統運行的安全性，同時能夠降低施工作業人員的勞動強度，作業面空間占用更小，而且這類絕緣子有自恢復設計，能夠實現輸電網絡防雷設備的免維護運行。

3 輸電線路的綜合防雷工作

貴州電網公司是中國南方電網有限責任公司的全資子公司，負責貴州電網的統一規劃、建設、管理和調度。2010～2014年的5年電網建設累計投資超過600億元，投產35kV及以上輸變電工程769項，新增35kV及以上變電容量3737萬kVA、線路13217km，滿足了全省工業發展、重大項目建設運行和城鄉居民用電需要，通過新防雷技術設備使用與綜合防雷工作的開展，有效降低了雷擊造成的供電線路故障，為城鄉提供了安全、穩定的電力服務，現已該公司的綜合防雷工作為例，介紹輸電線路的綜合防雷措施。

3.1 桿塔接地電阻控制

降低桿塔接地電阻能夠提高線路反擊耐雷水平。桿塔所處區域水平放射接地體滿足條件時可應用水平放射的形式，在降低工頻接地電阻的同時降低沖擊接地電阻，水平放射長度1.5倍數之后的范圍都可以外接水平接地，降低接地電阻。除了水平接地，深埋接地電極也是一種常見的降阻措施，適用于地下水位豐富且水位較高的地方，地下有金屬礦體可以直接利用，將電極插在礦體上，也可以利用巖體之間的裂縫，電極插入裂縫，并在裂縫內灌入降阻劑。當桿塔附近有露天水源，水體電阻率較低時，可將電極布置在水下。

可見接地電阻的控制主要思路是充分利用天然低阻結構，水體、礦體，或者添加低電阻材料來降低電阻率。

3.2 雷擊多發架段布置耦合地線、絕緣子

耦合地線是在導線下方增設的接地線，能夠降低線路反擊雷發生頻率，適用于雷擊跳閘頻率較高的架段。耦合地線有兩種架設方式：①在線路導線下方直接設置；②將地線建設在線路兩側，側面耦合地線分別布置在導線兩側，將導線保護在中間，提高了地線的屏蔽效果，同時能夠避免線路繞擊。

提高線路的絕緣性能能夠降低雷擊發生幾率，在雷擊多發區，可將瓷絕緣子換成玻璃絕緣子，進一步提高線路絕緣水平，消除閃絡，同時玻璃絕緣子失效的檢出率明顯高于復合絕緣子和瓷絕緣子，所以維修檢測工作也更加方便。

3.3 易擊點布置側向避雷針

側向避雷針主要針對繞擊問題，可在繞擊多發的桿塔上布置，避雷線保護角可調最好，然而實際上避雷線的保護角調整比較困難，可以采用側向避雷針來解決繞擊問題，針形物比線性物有著更強的引雷能力，能夠有效吸收低空間繞擊弱雷，而且不會造成線路反擊，在適當的間隔上設置水平短針，能夠實現整個線路的側向繞雷保護。安裝側向避雷針時要注意不同方位避雷針定位迎面先導的方位所有不同，垂直方向的接閃能力更強，所以側向避雷針不應該安裝在已經布置了避雷線的線路上，避免將桿塔頂部的高空定位雷云吸引到桿塔上來（如圖1）。

避雷線保護角調整比較困難，因此可以在桿塔的橫擔位置安裝側向短針，用以補充避雷線在桿塔側面避雷線屏蔽失效區的不足，安裝之前要對側向避雷針對防雷性能和桿塔機械性能的影響進行詳細論證，確保側向避雷針的安裝不會對輸電線路正常運行帶來不利影響，且選擇的側針要經過嚴格的振動試驗，確保其具有足夠的防扭轉能力，安裝完畢還要檢查避雷線的機械特性，并在測針和相導線之間保留足夠大的安全距離，避免造成反擊，側向避雷針的和相導線之間安全距離可參考表1。

圖1 側向避雷針示意圖

表1 不同電壓等級下側向避雷針和相導線之間安全距離

4 結語

輸電線路的防雷工作需要對輸電線路經過區域內雷電活動強弱規律、地形特點以及土壤電阻率等問題進行綜合考慮，選擇合適的防雷技術方案，在確保防雷性能滿足要求的同時，提高防雷工作的經濟性。

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TM862

A

1004-7344（2016）02-0037-02

2015-12-28

簡引蛟（1969-），男，土家族，貴州德江人，工程師，本科，主要從事過火力發電、小型基建、35kV變電站設計與施工、電力線路的勘測設計與施工即本地區電網建設與改造等電力工程技術工作。