高壓架空輸電線路的防雷技術探討

徐紅男

【摘 要】隨著社會的不斷發展，人們對電力資源的需求也在逐漸增加，這讓輸電線路的建設數量和規模也在持續增多。而高壓架空輸電線路長時間的裸露在自然環境中，很容易受到雷擊的影響和破壞。架空線路運行跳閘事故主要有自然災害、施工質量、設備質量以及設計質量等原因引起，其中自然災害占到約42%，而雷擊引起的跳閘事故又占到其80%。因此，雷擊災害是引起架空線路跳閘的主要原因。所以必須要做好架空線路防雷保護的工作，以保證架空線路的長期穩定運行。

【關鍵詞】架空輸電線路;防雷接地技術

1雷擊產生的原因

雷電是由于雷雨云中電荷放電而產生的復雜的自然現象，據統計，全世界每年約有10億次雷暴發生，平均每小時發生2000次雷暴，而每分鐘平均發生1～3次云對地閃電，每次閃電在微秒量級的瞬間釋放出約1.98×108J的能量。人類對于雷電及防雷技術的研究已經進行了一百多年，無論對雷電物理機理的認識，還是防雷技術的研究均取得了巨大成就，但由于雷電自身的復雜性，人類對于雷害的防治效果仍不理想，雷電引起的災害仍是世界上十大自然災害之一，也是引起電力系統事故的主要原因。

2.架空線路雷擊種類

架空線路的雷擊主要分為直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種，其中直擊雷過電壓又分為反擊和繞擊，雷電直擊于線路架空地線或桿塔時，雷電流一部分經架空地線流向線路兩側，大部分經桿塔及接地裝置流入大地，引起塔頂電位升高，而造成絕緣子串的閃絡放電，這種現象稱為反擊。雷電反擊過電壓與雷電參數，桿塔型式、高度和接地電阻等有關。雷電繞過架空地線直擊于導線，而造成絕緣子串的閃絡放電，這種現象稱為繞擊，雷電繞擊與地質地貌地形、線路保護角、線路絕緣水平及雷電流強度等有關。感應雷過電壓只對110kV以下線路有影響，且其危害較輕。

3 架空線路防雷的設計原則

1）各電壓等級線路應具備相應的耐雷水平，尤其要保證發電廠、變電站進線段具有足夠的耐雷水平。

2）新建、改建輸電線路（110kV及以上）應盡量避開雷電活動特別強烈區，在路徑確定后應沿線勘測，盡量不在陡峭山坡和山頂走線，無法避開時，應采取相應防雷措施。

3）對于雷擊跳閘較頻繁的已運行線路，應結合線路沿線實際地形、地貌找出易擊點，按照線路的重要程度和電壓等級進行區分繞擊和反擊的不同，實施防雷綜合改造，滿足防雷配置要求。

4）對地形特殊地區和雷電活動強烈及特別強烈區可有選擇的安裝線路型避雷器、防繞擊側針。尤其對向陽坡側桿塔、孤立山頭桿塔應加裝線路避雷器。

5）架空線路防雷措施以降低桿塔接地電阻為主，山區可采用換土、加長連續水平接地體等措施。

4架空輸電線路防雷接地措施

4.1架設避雷線

對于110kV及以上高壓架空輸電線路一般沿全線架設兩根避雷線，而在風電場等高海拔中的35kV線路全線架設一根避雷線。由于避雷線安裝在導線上方，能夠利用導線本身具有的耦合性能降低輸電線路中的電壓，從而減小雷擊產生的過電壓，并且針對瞬時產生的強大電流，能起到快速分流的作用。通過實踐證明避雷線的安裝，能夠充分提高輸電線路的防雷效果，對于線路運作的穩定而言，能夠產生特別好的作用。

4.2做好桿塔接地工作，強化降阻手段

降低桿塔的接地電阻是提高線路耐雷水平，降低線路雷擊跳閘率的有效措施之一。如果接地電阻過高，雷擊桿塔或避雷線時，一旦外過電壓過大，會使絕緣子擊穿而放電，產生“反擊”。因此對高土壤電阻率處的桿塔，可采取加長射線、換土、石墨接地極等綜合措施，來有效降低桿塔的接地電阻，使雷電流及時泄入大地。可以極大地減少反擊發生的概率。

4.3架設耦合地線

當降低桿塔接地電阻較為困難時，可采取架設耦合接地線的方式。通過在導線下方增加接地線，從而提升線路的耐雷效果，降低反擊跳閘故障發生的可能性。耦合地線既能夠降低桿塔分流系數，又使得接地電阻率相對較高的地區雷電感生電流在臨近接地裝置散流，起到降低塔頂感應電壓的作用。同時，架設耦合地線能夠提升導線與地線間的耦合程度，避免由于塔頂出現雷擊對絕緣子造成的不良影響。

4.4設置側向避雷針

桿塔側向避雷針有著較強的雷電吸引力，它主要是利用尖端放電原理。當雷云先導放電與地面達到一定距離時，側向避雷針能夠憑借改變先導通道電場，從而調整電場移動方向，將雷電轉移至避雷針接閃器方位，從而使雷云電荷在避雷針處釋放。它特殊的針型結構能夠增強低空位置的弱雷吸引，減弱高空位置的強雷作用，從而起到避雷的作用。

4.5增強線路的絕緣水平

線路絕緣水平如果足夠強，即使遭受反擊也不會發生雷擊閃爍，因此可以通過增加絕緣子片數來增強線路耐雷水平，尤其對于雙回路段可采用差絕緣配置，適當提高其中一回線路的絕緣等級，以保證兩回線路遭受雷擊時不會同時跳閘。

4.6安裝自動重合閘裝置

自動重合閘裝置是將因故障跳開后的斷路器按需要自動投入的一種自動裝置。電力系統采用自動重合閘裝置，極大地提高了供電的可靠性，減少了停電損失，而且還提高了電力系統的水平，增強了線路的送電容量。因此，當輸電線路遭受雷擊后，它可以短時間內控制由于雷電引起的部分問題。如減少沖擊閃絡、工頻電弧導致的線路跳閘問題等，這是高壓輸電線路安全運行的保障。安裝自動重合閘裝置有助于及時判別“臨時性故障”和“永久性故障”，從而及時采取應對對策，提升輸電線路的安全可靠性。一般情況下中性點接地電網中的雷擊輸電線路為單相閃絡，因此可以通過安裝單相自動重合閘的途徑降低雷擊產生的不良供電影響。

4.7裝設線路避雷器

避雷器殘壓比絕緣子串的50%放電電壓低，當遭受雷擊導致塔-導線間出現電位差時，避雷器的殘壓僅稍有增加，絕緣子仍不致發生閃絡，雷電流過后，流過避雷器的工頻續流僅為毫安級，其在第一次過零時熄滅，系統恢復到正常狀態。因此在雷電活動特別強烈地區、頻繁發生雷擊跳閘地區可考慮加裝線路避雷器。可有效降低輸電線路因雷擊故障引起的跳閘率。

4.8加強后期運行維護工作

1）對運行線路建立雷擊檔案，線路跳閘后，應檢查并記錄遭受雷擊桿塔的情況。對加裝在線路上的附屬防雷設施，應建立設備檔案。

2）應加強雷雨季節的日常巡視，及時掌握雷電活動情況，并采取必要的防范措施。

3）重視桿塔接地引下線的運行維護工作，每次線路跳閘及每年的雷雨季節結束后要及時檢查防雷裝置動作情況，在雷雨季節來臨前要加強接地引下線與（桿）塔連接情況的開挖檢查，腐蝕嚴重的應適當增大接地引下線的截面。

結語：

實際上，通過上面陳述的幾種方法是不能從根本上解決輸電線路的防雷問題的，由于雷電活動是一個復雜的自然現象，發生的隨機性較強，形成因素也較復雜，因此，線路的防雷措施也應隨雷害變化情況而不斷調整和改進。這就要求我們電力系統的各個部門進行有力的溝通和合作，在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高低等情況下，認真嚴格的檢查線路運行情況，及時解決運行中的各種問題，積累更多的運行管理經驗，因地制宜的制定科學、合理的防雷方案，努力將雷擊對輸電線路造成的損失降到最小。

參考文獻：

[1]李金發，張林峰，石斌.芻議220kV高壓輸電線路防雷接地技術[J].通訊世界，2017（10）：124-125.

[2]段亞男.220kV高壓輸電線路防雷接地技術分析[J].低碳世界，2017（06）：58-59.

[3]鄒華.220kV高壓輸電線路防雷接地技術分析[J].科技創新與應用，2016（35）：200.

（作者單位：中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司）