山區(qū)輸電線路防雷技術(shù)的探討

黃俊凱

摘 要：輸電線路雷擊跳閘故障嚴重影響了線路的安全運行。輸電線路雷擊會導(dǎo)致線路被絕緣擊穿，這種過電壓也可分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓。雷擊使大地感應(yīng)電荷中和雷云中的異種電荷，不管是反擊和繞擊都嚴重危害線路安全運行，只有采用針對性強的防雷措施才能達到很好的防雷效果。本文說明了山區(qū)輸電線路雷擊的原因，闡述了山區(qū)有效防止輸電線路遭受防雷的具體措施。

關(guān)鍵詞：山區(qū)；輸電線路；防雷技術(shù)

中圖分類號：TM863 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0128-01

電力工業(yè)和廣大人民群眾的日常生活密切相關(guān)。輸電線路縱橫交錯延綿不斷地分布在曠野上，千交萬化的自然界氣候使得輸電線路防雷難度逐漸增大。尤其是雷擊事故在輸電線路的故障占比重最大。因山區(qū)線路地形情況十分復(fù)雜，安全可靠供電需要有穩(wěn)定的輸電線路做保障。研究輸電線路的防雷不僅能夠減少線路跳閘等事故，而且也有利于保障電力系統(tǒng)的安全運行。

1 山區(qū)輸電線路雷害原因分析

1.1 維護不到位

因線路運行維護或者說對線路的基本狀況不掌握，采用降阻劑接地網(wǎng)致使防雷系統(tǒng)不能有效地發(fā)揮作用。

1.2 計算不精準(zhǔn)

有的桿塔電位大大升高，當(dāng)塔硬與導(dǎo)線之間的電位差超過線路絕緣的沖擊放電電壓時會導(dǎo)致雷電反擊。桿塔接地電阻過大導(dǎo)致降阻劑的流失，塔頂電位升高越大越容易對導(dǎo)線放電引起反擊。

1.3 地形的影響

山區(qū)線路桿塔塔位容易受腐蝕或損壞，其耐雷能力降低，且傾斜山坡的百山坡的傾角也會大大增加繞擊概率。

1.4 線路保護角的設(shè)計問題

保護角是地線對水平面的垂線和地線與導(dǎo)線或分裂導(dǎo)線最外側(cè)子導(dǎo)線連線之問的夾角。負保護角是地線和邊導(dǎo)線的外側(cè)連線與地線鉛垂線之間的夾角，稱為負保護角。當(dāng)線路桿塔上地線對邊導(dǎo)線的保護角超過30°就增大了防雷的難度。由于施工技術(shù)的問題，往往會出現(xiàn)單地線線路保護角宜大于25°；還有的地區(qū)桿塔上地線對導(dǎo)線沒有設(shè)負保護角，一些線路在運行多年以后，普遍出現(xiàn)線路絕緣水平下降得現(xiàn)象，尤其是局部地區(qū)雷電活動強烈的山區(qū)，雷擊事故不斷發(fā)生。

2 山區(qū)輸電線路防雷技術(shù)

2.1 加大對雷電監(jiān)測

在實際中，我們應(yīng)加大運行維護力度。一是開展對110kV及以上線路桿塔接地電阻進行普測和維護改造工作。二是降阻手段的應(yīng)用。雷擊閃絡(luò)中單相閃絡(luò)比較多見，因此故障巡查時應(yīng)把全區(qū)段查完。實時對110kV及以上輸電線路的雷電監(jiān)測系統(tǒng)，目的能準(zhǔn)確定位雷擊桿塔。巡線人員大大節(jié)省巡線人員的故障巡視時間，及時通過對雷電定位系統(tǒng)的統(tǒng)計分析為做好防雷工作提供保證。

2.2 計算輸電線路耐雷水平

在同一桿塔上，高度不等橫擔(dān)上的導(dǎo)線及避雷線排列位置不同，當(dāng)雷擊導(dǎo)線按三角形或垂直排列的桿塔頂部時耦合系數(shù)最小的下導(dǎo)線的酎雷水平最高，距避雷線耦合系數(shù)最大的上導(dǎo)線耐雷水平最低。在計算雷擊跳閘率時，首先應(yīng)該計算雷擊跳閘率。反擊雷過電壓主要與絕緣強度和桿塔接地電阻有關(guān)，繞擊雷過電壓主要與線路防雷保護方式，桿塔高度有關(guān)，山區(qū)線路選擇良好的防雷走廊可以降低按地電阻是最有效的防雷措施。對線路的接地電阻情況，采用降阻劑處理接地網(wǎng)連接不良、土壤中接地裝置腐蝕嚴重等缺陷。許多不利的地形因素使導(dǎo)線繞擊區(qū)域明顯增大.其次是應(yīng)該根據(jù)高壓送電線路的運行經(jīng)驗、現(xiàn)場實測和模擬試驗進行計算，如果電位和相導(dǎo)線感應(yīng)過電壓合成的電位差超過高壓送電線路絕緣閃絡(luò)電壓值就會發(fā)生閃絡(luò)。為此，在實際實施中，我們要以提高耦合系數(shù)k的方法作為提高線路耐雷水平的主要手段。

3 避免外界因素的影響

3.1 架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線時，首先要選用科學(xué)的方法。自然接地法適用于接地困難的路基段，而間隔接地改造和部分絕緣改造利用PSCAD/EMTDC仿真技術(shù)可以確定合理的避雷線接地改造方案。接地改造后未改造支柱耐雷水平幾乎不受影響，并且當(dāng)反擊過電壓閃絡(luò)演變成感應(yīng)過電壓閃絡(luò)時，無論避雷線的等級高低無法減少雷擊跳閘率。可見，采用避雷線絕緣會造成行車事故威脅人身安全。其次是升高PW線，有助于提高接觸網(wǎng)耐雷水平，接觸網(wǎng)架設(shè)避雷線后不但降低了支柱的接地電阻，而且也是防止反擊的主要措施。降低支柱接地電阻需要采用間隔接地改造方式來進行，在接觸網(wǎng)防雷時必須通過接地電阻較大的支柱進行分流，這樣還可以降低工程費用。

3.2 降低桿塔接地電阻

加裝旁路地線可以大大減少雷電直擊導(dǎo)線的概率，也可以減少繞擊導(dǎo)線的概率，或者是通過避雷線的分流作用提高線路的耐雷水平。開展對110kV及以上線路桿塔接地電阻的改造，對新建線路桿塔要選用接地模塊、導(dǎo)電水泥等方法，這也是減少電感和接地電阻都是提高耐雷水平的重要手段。耦合地線可降低導(dǎo)一地線的電位差，從而降低雷電繞擊率。雷擊桿塔時可以減小塔頂電位升高，因此對于接地阻值過大的地網(wǎng)，可采取增加地網(wǎng)輻射線滿足線路運行要求。對于新設(shè)計的線路，除了要合理選擇塔型及保護角，還要保證輸電設(shè)備有足夠的絕緣強度。

4 減小保護角或者采用負角保護

避雷線和邊相導(dǎo)線的連線與經(jīng)過避雷線的鉛垂線之間的夾角被稱為保護角，減小保護角將會延長上端地線橫擔(dān)，使地線比導(dǎo)線更為“突出”，可起到減少“繞擊”作用。 安裝單針負用保護，預(yù)防桿塔部位繞擊雷的發(fā)生，據(jù)查閱相關(guān)資料，該針安裝時沿桿塔頂位地線支架（地擔(dān)）向線路外側(cè)水平伸出，安裝后要試運行。該措施必須保障桿塔接地電阻值較小，才能保證針尖落雷時桿頂電位升高不大，否則將取到相反的引雷作用。

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收稿日期：2018-9-15