架空輸電線路雷擊跳閘故障及防范措施

李博

摘要：對于輸電線路的配網來說，對其進行防雷工作具有復雜性和嚴峻性，主要是因為輸電線路配網不僅所處的環境十分復雜，而且其本身的結構也比較復雜，雖然可以將主網相關防雷措施轉移過來，但是由于主網和配網之間存在一定的區別，因此很有可能導致配網的防雷效果達不到預期目標，因此，在實際進行防雷措施轉移的過程中應該以已有的防雷措施為基礎，通過思路的轉變，突破由于網線變化所帶來的限制問題，從而有效改善下述缺點：其一是配網無法防雷電電流;其二是絕緣水平低等，從而在最大限度上保障架空輸電線路在運行過程中的安全性和穩定性。

關鍵詞：架空輸電線路;雷擊跳閘;防范措施

一、輸電線路受到雷擊的危害分析

通常情況下，雷擊類型的差異會對輸電線路造成不同的故障問題，例如，雷電直擊會引起輸電線路的多相故障，而雷電的反擊問題會導致下面幾種輸電路線故障：第一是1次跳閘致使連續桿塔產生閃絡異常;第二呈現為三角形態的輸電線路上方出現導線異常;第三是橫向排序的中線出現異常等，而雷電的繞擊一般會引起輸電線路的單相故障。對于輸電線路來說，雷電故障對其產生的危害性是比較大的，對于220kV輸電線路來說，如果其遭到了雷電的擊打，那么將會出現下述故障：其一是線路的跳閘故障;其二是設備的損壞故障;其三是絕緣子的閃絡故障等，甚至嚴重的時候還會對人們的生命以及財產安全造成嚴重的威脅。如果輸電線路的位置在農村山林區域，交通不便利使得其在發生雷擊事故的時候會在很大程度上降低巡視線路和查找故障工作的效率。除此之外，雷電出現的時候往往伴隨著比較大的風和雨等惡劣天氣，因此，非常容易引起樹木歪倒進而壓倒輸電線的故障，如果不能及時采取合理措施加以解決，那么將會造成比較嚴重的經濟損失。

二、架空輸電線路產生雷擊跳閘事故的成因剖析

一般情況下，5～7kA范圍大小的雷電流就有可能引起輸電線路的跳閘故障，而對于雷電流來說，其幅值大概率下是分布在40kA以下范圍，因而該現狀成為直接引起輸電線路配網雷擊跳閘率高的主要原因。對于高壓線路而言，其容易遭受雷擊事故的主要因素有以下四種：第一種是線路絕緣子的50%放電電壓;第二種是有無架空接地線;第三種是雷電流強度;第四種是桿塔的接地電阻。一般高壓線路的防雷操作都具有比較明顯的針對性，因此，在設計高壓線路的時候，應該避免高壓線路出現跳閘問題。在實際工作的過程中，應該綜合高壓線路的運行經驗、輸電線路所處區域的實際情況以及施工現場的實際測試結果等多方面因素進行考慮，做到具體情況具體分析，有效保障架空輸電線路的運行安全性和穩定性。架空輸電線路出現雷擊跳閘故障的主要原因包括以下三方面：第一點是成本以及施工量的影響，沒有進行相應的防雷擊輸電線措施;第二點是國標和行標的限制，配網架空輸電線路所具有的絕緣水平比較低;第三點是配網架空輸電線路全線接地電阻的大小。

三、架空輸電線路產生雷擊跳閘問題的預防舉措

3.1 “堵塞型”防雷對策

對于此種類型的雷擊故障，可以采取下述對策加以防范：第一，在一定程度上減小地線的保護角。為實現對架空輸電線路雷擊故障的有效防范，在220kV雙回路輸電線路桿塔全高在40m以上的時候，架空地線對各相線的最大保護角應該從原設計的20°降到5°以下;而500kV的輸電線路保護角則應在0°以下。第二，在架空輸電線路上架設旁路架空地線。該做法的主要作用是避免500kV輸電線路的側面來雷繞擊導線故障的發生，實踐表明該法具有良好的實際應用效果。第三，結合實際情況適當增加復合絕緣子的長度。復合絕緣子對于電網的影響是十分顯著的，因此為有效預防其出現雷擊閃絡故障，對于下述區域的線路應該使用干弧距離較長的復合絕緣子，其一是多雷區域;其二是強雷區域;其三是新建線路;其四是塔窗口尺寸允許的老舊線路，此外，還應該在線路的兩端加裝均壓環。第四，在架空輸電線路安裝塔頭側向避雷針。此類型避雷針能夠實現對方圓15～20m范圍的雷擊保護，而線路繞擊雷擊問題主要發生在桿塔兩側約30m范圍內，也就是說，側向避雷針的保護范圍高達50%以上。第五，在高壓輸電線路安裝可控放電避雷針。此類型避雷針主要用于山區容易遭到雷電繞擊的桿塔，其缺點是不能夠有效保護檔距的中央。

3.2 “疏導型”防雷對策

通過使用定位雷擊閃絡以及疏導工頻電弧實現對絕緣子串的有效保護，從而在最大限度上保證重合閘的成功率。為此，相關工作人員可以采取下述兩種措施：第一種是加裝絕緣子串并聯間隙。在串聯保護絕緣子串和間隙設施的情況下應當確保兩者間距小于絕緣子串的干弧長度。但是應當重視的問題是絕緣子串并聯間隙不適合電壓在220kV以上的架空供電路線使用。第二種是裝設線路式避雷設備。這種避雷設施的主要成分是氧化鋅。對于線路型氧化鋅避雷器來說，其所具有的主要作用包括：其一是可以在很大程度上提高輸電線路的繞擊耐雷水平;其二是可以在很大程度上提高輸電線路的反擊耐雷水平;其三是其可以顯著降低500kV輸電線路在遭受繞擊時候的跳閘率。分析單支避雷器可知，其智能用于保護安裝相，為實現對投資成本的有效把控，因此可以選擇在下述位置的易擊相安裝線路避雷器：其一是500kV及以上核心骨干網架;其二是大體積電源輸送等戰略性供電通道;其三是從江流等的方面穿過;其四是山區;其五是接地電阻處于較高水平的地區;其六是高塔;其七是雷擊發生可能性較大的主要線路;其八是轉角塔。

四、架空輸電線路雷擊防范計劃的有關提議

對于架空輸電線路防雷工作來說，其中一個十分重要的因素就是要突破原有的配電網線路的設計限制，實現對其所具有絕緣水平的大幅度提高。有些施工人員在有限的空間采取下述兩種措施：第一種是在一定程度上增加絕緣子片的數量;第二種則是使用絕緣導線，雖然這兩種措施能夠發揮一定的作用，但是卻不能普遍的解決問題，并且其對架空輸電線路絕緣水平的提高作用效果并不明顯。也就是說，為有效提高架空輸電線路的絕緣水平，可以在原有的空間上采取合理措施創造出新的空間，主要做法包括使用絕緣橫擔替換原有金屬橫擔的方式實現對桿塔本身結構的有效改造，進而增加電氣絕緣之間的距離。而對于重點防護區域，為實現增加防雷效果的目的可以通過集合式產品完成對架空線路的綜合改造，此做法還能夠有效杜絕下述缺點：其一是不同防雷設備生產質量優劣不一樣;其二是設備簡單疊加等。

五、結論

對于架空輸電線路來說，雷擊跳閘故障會對其產生比較嚴重的危害，因此，必須采取合理措施實現對雷擊故障的有效預防。為此，相關輸電線路企業應該在綜合考慮架空輸電線路結構特點以及周圍所具有環境特點的基礎上，合理選擇恰當的防雷措施，從而達到預期的防雷效果。

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