電力線路雷擊故障與防雷措施應用

劉文新 姚衛東 朱紅忠 鄭成剛 張曉雷

摘要：由于技術的進步，電力系統的綜合防雷技術有了很大進步，特別是在電力線路，應用綜合防雷技術有效保證了線路的安全。

關鍵詞：電力線路；雷擊；防雷技術；技術應用

電力線路的實施主動防雷不僅可以保護自身線路，還可以保護相關的設備，以免發生破壞，可以將因雷擊造成的經濟損失降到最低限度。所以電力線路的實施防雷措施具有重要作用。

1.電力線路防雷的重要作用

在電力系統中，電力線路發揮著重要作用，通過高壓線路將變電站和與用戶連接起來，電力線路的運行狀態和供電的安全性和可靠性存在直接的關聯。通常情況下，高壓架空輸電線路由于距離長，需要穿越空曠的野外，因此具有網絡縱橫交錯的特點。所以有雷電的情況下，電力線路容易受到雷擊作用。如果受到雷擊，由于保護作用會發生跳閘，影響到電力系統的穩定運行，所以被迫對線路和相關設施進行維修處理。此外，發生雷擊后，電流有可能通過輸電線路流入到用電設備，設備會發生損壞，產生經濟損失。在電網中，線路的絕緣等級要求最高，但是通常發電機的絕緣等級比較低，如果發電廠的設備缺少防雷保護，如果絕緣效果難以保證，供電的可靠性將會受到影響。

2.電力線路發生雷擊的原因分析

電力線路受到雷擊作用有多種原因，主要和絕緣子的放電電壓、雷電電流強弱以及桿塔接地阻值的大小有關。所以對于高壓輸電線的維護，要分析高壓輸電線發生雷擊跳閘的直接原因，然后針對原因采取相應的防雷措施。要保證高壓輸電線的安全可靠，就要注重分析雷擊的作用原理，主要規律，才可以更好地保證高壓輸電線的安全穩定。

雷擊主要發生在地形比較復雜的區域，比如風口和山谷等地帶，這些區域由于環境相對特殊，發生雷擊的機率增加了。

耐張桿如果絕緣能力難以保證也容易發生雷擊。雖然由于技術的發展，直線桿塔的絕緣標準有了很大的提升，但是耐張桿附屬設施的絕緣效果還難以保證，因此耐張桿也存在發生雷擊的隱患。耐張桿存在絕緣薄弱部位。

雷擊經常會發生在地勢高的位置或土壤電阻率相對比較高的區域。如果接地電阻長時間處于地下，可能會發生腐蝕，導體的絕緣效果會受到影響，難以實現雷擊電流的分散，情況嚴重時會發生斷裂。此外，質量不達標的接地電阻也會發生絕緣閃絡，接地電阻負荷的變化與雷擊發生的次數有關。

雷擊還會發生在避雷線位置，特別是有保護角的大桿塔。避雷線的保護范圍具有局限性，通常保護角是指避雷線外側部位導線連線和垂直線形成的夾角。保護角的主要作用是防止輸電線不受雷電的影響，保護角的范圍和保護效果是成反比的。但是在電力線路的實際運用中，保護作用在逐漸趨勢弱化，不僅難以保護好絕緣子串，還有可能導致輸電線路在雷電作用下發生繞擊。

3.電力線路的防雷措施

3.1架設地線

高壓架空輸電線路常采用架設地線的方式，這種方式可以最大限度的防止導線發生雷擊，雷擊塔頂時雷電流可以得到有效分流，塔頂的電位因此會降低，塔頭絕緣子串和空氣間隙的電壓會降低。雷擊發生跳閘的機率和地線的架設數量、架設位置以及地線和導線的保護范圍有關。

地線的架設數量要合理，依據相關的標準和國內外電網的運行研究，不同等級電壓的輸電線路要采用相應的保護方式：500KV輸電線路通常要全部線路架設地線，如果年平均發生雷暴的天數不超過10天，或者歷史氣象表明雷電發生特別輕微的區域，地線可以不架設。輸電線路如果沒有地線，要在變電所以及發電廠的進線部位架設2-3km地線。輸電線路220-500kV范圍內也要全線區域架設地線，如果年平均發生雷暴的天數不超過10天，或者歷史氣象表明雷電發生特別輕微的區域，需要架設單地線，但在山區要架設雙地線。輸電線路500-750kV范圍內要全線區域架設雙地線。架設距離也有規定：桿塔兩根地線的間距不能大于地線和導線距離的2倍。依據運行維護經驗對于雷電多發區域，地線和導線的保護角可以降低，這種方式可以避免發生雷擊跳閘。由于高桿塔輸電線路發生雷擊跳閘原因是由于繞擊雷引發的，保護角降低可以有效消除繞擊雷的影響。

3.2使用不平衡絕緣

當前高壓架空輸電線路中多采用雙回路，這類同桿輸電線路具有一定的特殊性，采用普通的防雷技術難以達到防雷效果，針對這種情況可以采用不平衡絕緣，這項技術可以有效降低雙回路線路發生雷擊后跳閘現象發生的機率，提升輸電線路的穩定性和可靠性。此項技術的應用原則是雙回路中的絕緣子串片數要存在差異，在發生雷擊時，串片數比較少的回路可先于發生閃絡，發生閃絡后導線可起到地線的作用，從而間接地提高了另外一回路導線的耦合效果，回路的抗雷率可 有效提升，可以保證一個回路的持續供電。

3.3降低桿塔的接地電阻

對于高度較高的桿塔，桿塔的接地電阻可以適當降低，這種方式可以提升線路的耐雷水平，可以降低雷擊引發的跳閘，具有簡單易行的特點。雷電產生的電流具有一定的特殊性，雷電流發生的機率和電流幅值有關，大幅值條件下可以降低雷電流的影響，因此輸電線路桿塔要降低接地電阻。

3.4高桿塔提升絕緣能力

部分輸電線路經過的區域具有一定的特殊性，需要采用較高的桿塔，所以桿塔高度的增加會提升發生雷擊的機率。如果桿塔的高度較高，可以采取增加絕緣子串數量的方式。此外塔頭距離的增加可以提升防雷能力。由于高桿塔導致輸電線容易發生繞擊，因此桿塔全長高度大于50米要加裝避雷線。隨著塔高的增加，絕緣子串的數量就要增加。

3.5加裝避雷器

輸電線路安裝避雷器后，有雷擊發生時，雷電流會產生分流作用，一部分雷電流可以從避雷線流入到旁邊的桿塔，一部分會經過塔體流入到地下，在雷電流超過負荷時，避雷器可以起到分流作用。雷電流作用于避雷線與導線時，由于導線間會發生電磁感應，導線和避雷線分別會發生作用產生耦合分量。由于避雷器的分流作用較好，超過了避雷線的分流效果，由于分流產生的耦合作用會提升導線的電位，導線和塔頂存在的電位差會低于絕緣子串發生的閃絡電壓，絕緣子因此不會發生閃絡現象。

通常輸電線路的防雷措施主要是通過降低塔體的接地電阻來實現，在平原地帶容易現象，對于山區架設的桿塔，塔角部位要使用輻射地線，此外還要打深孔另外加入降阻劑，可以提升地線和土壤的接觸面積，電阻率可以降低，在工頻條件下接地電阻可以保證。在有雷擊作用時，由于接地線過長會存在較大的附加電感，雷電產生的過電壓會作用于塔體，塔頂的電位會升高，塔體和絕緣子串容易發生閃絡，線路的耐雷效果會下降。由于線路避雷器具有等電位效果，接地電阻效果好，可以用于山區的線路防雷。

4.結束語

在雷雨多發季節，由于雷電的作用會對電力線路產生影響。所以針對輸電線路要采取保護措施作用，防止雷電入侵對線路產生的破壞作用。高壓架空輸電線路的防雷措施要當地的實際情況，采取有科學合理的防雷措施，防雷技術的應用要有綜合的防雷技術措施，這樣可以有效降低雷擊后發生跳閘現象。

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