輸電線路的接地要求及防雷措施

王智凱

摘 要：為防止和減少雷害故障，設計中我們要全面考慮高壓送電線路經過地區雷電活動強弱程度、地形地貌特點和土壤電阻率的高低等情況，還要結合原有高壓送電線路運行經驗以及系統運行方式等，通過比較選取合理的防雷設計，提高高壓送電線路的耐雷水平。

關鍵詞：高壓送電；輸電線路；防雷措施

1 引言

目前雷擊仍是危及輸電線路安全可靠運行的主要因素，國家電網 2003 年生產運行情況統計分析表明，全國 500 k V輸電線路中雷擊跳閘占線路跳閘的 46%，330k V 輸電線路中雷擊跳閘占線路跳閘的 29%，220k V輸電線路中雷擊跳閘占線路跳閘的 33.4%，110k V 輸電線路中雷擊閃絡占線路跳閘的 35.3%。隨著經濟的發展，對輸電線路供電可靠性的要求越來越高。同時伴隨著電網的發展，雷擊輸電線路引起的跳閘、停電事故絕對值也日益增多。據電網故障分類統計表明，在我國跳閘率較高的地區，高壓線路運行的總跳閘次數中，由于雷擊原因的事故次數約占（50～70）%。尤其是在多雷、土壤電阻率高、地形復雜的山區，雷擊輸電線路引起的事故率更高，帶來巨大的損失。要保障線路安全運行；應對雷害原因進行有效的分析，確定雷擊性質，并采取相應有效的防雷措施。

2 輸電線路雷擊形式分類

根據輸電線路遭受雷擊的閃絡形式，可以將輸電線路的雷擊形式分為直擊和

繞擊兩種雷擊形式。

（1）直擊。當雷電直擊到塔頂或者避雷線時，這時電流就會分流，一部分雷電流通過避雷線與輸電線流到相鄰的桿塔，一部分雷電流沿著桿塔入地，桿塔本身的電感以及桿塔的接地電阻會使得塔頂的電壓迅速提高，形成高位電壓，當塔頂電位與導線上形成的高位電壓差大于絕緣子串的 50%雷電放電電壓時，桿塔上的絕緣子串就會發生從桿塔到導線的閃絡。桿塔頂電位的大小與桿塔本身電感、桿塔的接地電阻、沿桿塔入地的雷電流的大小緊密相關，這樣容易形成雷擊。所以在不裝避雷器的情況下，要想降低塔頂的電位，在一般情況下，采取降低桿塔的接地電阻與提高絕緣子 50%雷電放電電壓值的措施，來防止雷擊。但是在山區，由于降低桿塔的接地電阻難度很大，不容易降低桿塔的點位，而且山區的雷電活動比較頻繁，當電位較高時，容易雷擊到輸電線路上，造成山區的輸電線路雷擊跳閘的頻率較高。

（2）繞擊。當雷電流經過架空導線和地線時，由于導線間的電感作用，容易形成繞擊形式。當雷電繞擊架空導線時，雷電流通過導線，會產生瞬間高壓，使得導線的電位提高，容易產生雷擊。導線的電位和桿塔之間的電位差大于一定的電壓時，絕緣子串就會擊穿放電，絕緣子串就會發生沿導線到桿塔的閃絡，產生瞬間電流，從而導致線路跳閘。在一般的高壓電路中，雖然都設置有避雷線的保護，雷電繞擊到架空導線的可能性不大，但是如果產生繞擊，其產生的瞬間電壓將很高，這樣，即使是絕緣水平很高的超高壓線路，在這個瞬間高壓下也會產生閃絡。雷電繞擊現象一般發生在桿塔位置較高，設置的避雷線保護角偏大的輸電線路上。在山區，桿塔一般位于山坡地區，外側山坡的導線保護角比較大，線路暴露的區域就比較大，那么在該相位的導線遭受雷電繞擊的頻率增加；同樣的道理，當桿塔位于山頂時，線路的兩端都存在線路的保護角都較大的情況，輸電線路遭受雷電繞擊的頻率也會隨著保護角的增加而增大。

3 高壓送電線路防雷措施

清楚了送電線路雷擊形式，我們就可以有針對性的對送電線路所經過的不同地段，不同地理位置的桿塔采取相應的防雷措施。目前線路防雷主要有以下幾種措施：

（1）加強高壓送電線路的絕緣水平。高壓送電線路的絕緣水平與耐雷水平成正比，加強零值絕緣子的檢測，保證高壓送電線路有足夠的絕緣強度是提高線路耐雷水平的重要因素。

（2）降低桿塔的接地電阻。高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成反比，根據各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能地降低桿塔的接地電阻，這是提高高壓送電線路耐雷水平的基礎，是最經濟、有效的手段。

（3）根據規程規定：在雷電活動強烈的地區和經常發生雷擊故障的桿塔和地段，可以增設耦合地線。由于耦合地線可以使避雷線和導線之間的耦合系數增大，并使流經桿塔的雷電流向兩側分流，從而提高高壓送電線路的耐雷水平。

（4）裝設線路自動重合閘裝置。輸電線路遭受雷擊一般都是瞬間接地故障，大多數都能夠通過自動重合閘裝置重合閘成功。因此，裝設線路自動重合裝置，減少停電時間和停電范圍，提高供電可靠性大有裨益。 在一定的運行條件下，線路雷擊跳閘是不可避免的，但應限制在一定范圍內。由于線路絕緣具有自恢復性能，大多數雷擊造成的閃絡事故在線路跳閘后能夠自行消除。因此，安裝自動重合閘裝置對于降低因雷擊而造成線路供電中斷線路的雷擊事故率具

有較好的效果。重合閘裝置是作為線路防雷的一項重要措施，提高重合閘裝置動作的可靠性，可有效地保證雷擊跳閘后的供電可靠性。 總而言之，架空電力線路發生雷擊跳閘、接地事故的原因是多方面而且很復雜的，以上防雷措施不一定都能有很好的效果，要因地制宜。因此在設計線路防雷措施時首先要考慮此地線路遭受雷擊的主要原因，只有找準原因，采取相應的技術措施，防雷害工作才能奏效，架空輸送電線路雷擊事故率才有根本控制的可能性。

（5）對檢查中發現已爛斷或無接地引下線的桿塔接地裝置進行焊接，并對接地電阻重新測試，不符合規定的重新進行敷設。

（6）對重新敷設的接地電阻不合格的桿塔，再次使用降阻模塊進行改造。

（7）加裝線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導線電位差超過避雷器的動作電壓時，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發生閃絡。根據實際運行經驗，在雷擊跳閘較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器可達到很好的避雷效果。 對安裝線路避雷器、降低桿塔的接地電阻兩方面進行分析： 安裝線路避雷器。在雷擊跳閘較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器。由于常用的避雷器是瓷外套，比較重，安裝不便，使用在線路上有一定的局限性，而且如果發生爆炸，它的碎片將危及臨近絕緣子的運行安全，所以必須選擇一種比較適合于線路上使用的避雷器。國際上，美國、日本、俄羅斯等國已大量使用復合外套氧化鋅避雷器。隨著我國硅橡膠技術的發展，我國也相繼研制成功了110kV、220kV的復合外套氧化鋅避雷器。

近年來，我國線路上開始大量使用外部帶間隙的復合絕緣外套氧化鋅避雷器。因串聯間隙的隔離作用，在系統正常運行時，本體基本處于“休息”狀態，大部分工頻電壓由串聯間隙承擔，由于串聯間隙對工頻和操作過電壓的耐受特性，在工頻和操作過電壓的作用下，避雷器不動作，只有在雷電過電壓的作用下，串聯間隙才擊穿放電，避雷器動作，限制了雷電過電壓，從而確保了被保護的線路絕緣子不發生閃絡，并在雷電流沖擊后，串聯間隙可切斷工頻續流，系統恢復正常運行。隨著我國電阻片工藝的不斷改進，避雷器的重量不斷減輕，帶串聯間隙避雷器的運輸及安裝也越來越容易。同時考慮線路防雷改造的經濟性，結合雷電定位系統及差異化防雷評估系統，有選擇的在雷害風險等級較高的輸電桿塔上加裝帶間隙的避雷器正成為目前線路防雷的主要手段。

4 結束語

輸電線路一般縱橫交錯，分布范圍很廣，有些往往穿越地形氣象條件復雜的山區，桿塔本身又高出地面數米，線路綿延數十乃至上百公里，沿線落雷密度較大，遭雷擊的概率自然較高。輸電線路因雷擊造成的事故在電網輸電線路總事故的比例較大。而且輸電線路落雷后，沿輸電線路傳入變電站后又威脅變電站內的電氣設備，往往又會造成變電站事故。因此，加強輸電線路防雷是非常必要的，它不僅可以減少輸電線路的雷擊跳閘次數，而且有利于保障變電站內電氣設備的安全運行，從而增強電力系統供電的可靠性。

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