降低龍敖線雷擊引起的跳閘率

李 過

（供電公司龍南工區線路一隊，黑龍江 大慶 163453）

0 引 言

供電公司龍南工區負責巡視維護的輸電線路2 152 km，其中35 kV輸電線路1 496 km，110 kV輸電線路656 km。35 kV龍敖線是負責連接龍一聯變電所和敖一聯變電所的輸電線路，擔負著九廠地區及敖古拉地區采油井和用戶的用電任務。若輸電線路遭受雷擊，不但可能造成絕緣子閃絡、導地線斷線，還可能沿輸電線路傳入變電站，威脅變電站內的電氣設備，甚至造成九廠地區及敖古拉地區采油井及用戶停止供電，造成巨大的經濟損失。2010—2015年，35 kV龍敖線均發生過雷擊跳閘，若能降低35 kV龍敖線雷擊引起的跳閘率，可保證輸電線路非計劃停運率目標的實現。

1 龍敖線地理信息、接地情況調查分析

對35 kV龍敖線按地理信息、接地電阻值進行調查統計，結果如表1所示。

表1 35 kV龍敖線地理信息調查表

從表1可以看出，35 kV龍敖線地理環境以砂土地為主。下面將進一步對35 kV龍敖線全線接地電阻值進行分類統計分析，結果如表2所示。

表2 35 kV龍敖線接地電阻值調查表

可以發現，35 kV龍敖線有59.64%桿塔地處砂土地（高土壤電阻率地區），有86.14%的桿塔接地電阻值不合格。由以上調查結果進一步討論，查找出35 kV龍敖線雷擊引起的輸電線路跳閘率高的主要原因為：接地設施未做防盜、接地設施未做防腐及避雷器數量不足。

2 石墨型接地極新技術引用

2.1 石墨型接地極降阻原理

在組成方面，非金屬低電阻石墨接地極的主要組成物質為導電性、穩定性較好的電解物質與非金屬礦物質。它是一種以非金屬材料為主要構成物質的接地體。由于它有效增大了接地體散流面積，減小了與土壤間的接觸電阻，具備較強的吸濕保濕能力，降低了與接地體接觸的土壤的電阻率，增加了介電常數，減小了接觸電阻，增強了耐腐蝕性，因此使用壽命較長且接地電阻較小。

對于輸電線路桿塔的接地裝置而言，它的主要作用是泄放雷電流。當出現雷擊塔頂時，雷電流會首先通過接地裝置流入大地。由于接地裝置內接地電阻的作用，雷電流在其上的壓降會使得桿塔頂部的電位升高。當電位的值達到一定程度時，會造成線路內的絕緣子串被擊穿并導致跳閘。為了有效降低線路雷擊跳閘率，將桿塔的接地電阻降低是主要措施之一。通常情況下，桿塔接地體采用的材料是扁鐵或者是園鋼，并采取放射形進行敷設。對于高土壤電阻率地區，該方法不適用。盡管采用敷設一定長度的放射形接地體理論上能夠將桿塔的工頻接地電阻調整到符合要求的值，但是由于其沖擊系數可能大于1，即沖擊接地電阻不能夠滿足要求，且該種接地體容易發生銹蝕與偷盜情況。石墨具有較低的電阻率（小于1 Ω·m)，因此通過添加金屬氧化物，能夠使得模塊的雷電流導通性更佳。對于用于防雷的接地裝置，需要采用集中接地的方式。在采用石墨接地極進行桿塔接地裝置的敷設過程中，通常需要將一圈降阻模塊埋于桿塔周圍，即為集中接地方式。通過采用該接地方式，能夠有效增大與土壤間的接觸面積（長方形石墨接地極的尺寸為500 mm×400 mm×50 mm，總計40塊石墨接地極，與土壤的接觸面積則相當于573 mΦ10 mm圓鋼與土壤間的接觸面積），有效增大接地體的散流面積，并可同時將接地體與土壤間的接觸電阻減小，使得雷電流能夠成功通過接地裝置流入大地，表3為石墨型接地電阻值計算表。

表3 石墨型接地電阻值計算表

2.2 石墨型接地極優點

（1）具備較好的降阻性能，相較于相同面積的金屬材料，在相同條件下，石墨型接地極能夠將接地電阻降低約25%，對于高土壤電阻率效果更佳。

（2）石墨接地極的導電介質采用的是非金屬導電材料，其穩定性較好，且導電性能不會受季節的影響。

（3）具備良好的接觸性能，與各類巖石與土壤均能實現正常接觸，從而能夠有效降低接觸電阻。

（4）具備較好的保濕與吸濕效果，接觸電阻較小，并且受季節天氣變化的影響較小。

（5）在石墨接地極內部，將石墨作為載體，并加入了凝固劑、保水劑等化學作用物質，因此使得石墨接地極與土壤間接觸面積成倍數增加，同時大大降低了土壤的散流電阻。

（6）離子通過耗散可以通往距離較遠的土壤區域內，通過與電阻率較低的土壤區域相連，可以通過其土壤層、金屬礦物質層以及地下水層實現散流的改善。

（7）石墨接地極呈弱堿性，pH值約為11，通過加入防腐劑，能夠使其理論使用壽命延長到30年以上，而該壽命值大大超過了鍍鋅鋼材的使用壽命。

（8）經過多次雷擊大電流后，石墨接地極的電阻值不會增大也不會出現變硬、變脆情況，不會存在斷裂現象。

（9）石墨接地極采用埋設的方式，可以大大減小施工難度。

（10）石墨接地極內最基礎的組成物質為石墨。因為石墨屬于碳類物質，所以不會對環境造成污染。

2.3 石墨型接地極經濟性

石墨接地極的外形為固體的圓棒形或者長方形，因此現場施工難度相對較低。相較于其他降阻材料或者方式，盡管石墨接地極的一次性投資較大，但是仍具有較高的經濟性。石墨接地極的耐腐蝕性強、性能穩定、防盜性高以及基本無需維護，因此可以實現長期性的正常工作。綜上所述，在將雷擊跳閘率有效降低的措施中，采用線路桿塔接地電阻方式具有較高的經濟效益。

3 針對龍敖線雷擊引起跳閘率高采取的措施

3.1 針對接地設施未做防盜采取措施

對巡視中發現丟失的接地極進行補打，并使用防盜螺絲進行連接。由于接地設施本身鋼鐵的特質，重復丟失的現象仍存在。將接地極改造為石墨型接地降阻模塊，石墨被偷盜沒有利用價值，因而降低了接地設施重復被盜次數。根據DL/T621-1997《交流電氣裝置的接地》[1]要求，供電公司龍南工區線路一隊共計督促補打接地極138根，安裝防盜螺絲218處，更改石墨型接地降阻模塊共計97基。已處理的接地設施全部緊固到位，使用非專業工具無法拆除接地設施。

3.2 針對接地設施未做防腐采取措施

挖開接地裝置檢查接地體腐蝕情況，接地體普遍腐蝕嚴重。對腐蝕較輕的接地體將地面至地下0.6 m接地引線及焊接處進行除銹，并使用防腐漆和瀝青做了防腐處理。對腐蝕嚴重的接地體進行改造，更換為石墨型接地降阻模塊。因石墨的惰性其具有不易腐蝕的特點，在砂土地地區防腐效果良好。根據DL/T621-1997《交流電氣裝置的接地》要求，供電公司龍南工區線路一隊共計督促完成接地體防腐23處，更換為石墨型接地降阻模塊共計53基，處理后的接地設施沒有發現銹蝕情況。

3.3 針對避雷器數量不足采取措施

對35 kV龍敖線高崗地區及發生過雷擊跳閘的桿塔，上報供電公司技改計劃增加避雷器數量，對35 kV龍敖線116#、118#、120#、122#、124#、128#各安裝一組氧化鋅避雷器。根據《架空送電線路運行規程》[2]要求，安裝氧化鋅避雷器6組。安裝后的桿塔未發生雷擊跳閘現象。

綜上所述，供電公司龍南工區線路一隊共計督促補打接地極138根，安裝防盜螺絲218處，完成接地體防腐23處，安裝氧化鋅避雷器6組，更改為石墨型接地降阻模塊共計160基。35 kV龍敖線雷擊引起的輸電線路跳閘率為0次百公里/年。

4 結 論

通過討論查找出影響35 kV龍敖線雷擊引起輸電線路跳閘率高的原因，并采取措施，降低35 kV龍敖線雷擊引起的跳閘率，保證了輸電線路的安全平穩運行。

[1] 杜澎春.DL/T621-1997交流電氣裝置的接地[S].中華人民共和國電力工業部，1997：29-30.

[2] 易 輝，陳 騰.DL/T741-2001架空送電線路運行規程[S].中華人民共和國國家經濟貿易委員會，2001：14-15.