論輸電線路防雷保護及新方式

袁存景 邵立忠 袁野 宋翠梅

（山東中呈防雷科技有限公司）

0 引言

最近幾年，雷擊引起的高壓線路跳閘的次數越來越多，這不僅導致供電設備不能正常運行，還危害到了供電的可靠性。架空輸電線路的雷擊跳閘一直是困擾安全輸電的一個難題，為減少高壓線路的雷擊跳閘故障，相關工作人員也必須采取相關措施，從而保證供電線路的正常運行。

1 雷電對電力輸電線路的危害

雷電具有不確定性和強烈性，具有極大的破壞能力，能夠在瞬間產生巨大的磁場效應。因此，雷電如果擊中電力輸電線路，就會導致輸電線路的絕緣體失效，造成電壓危害引發跳閘，這就會造成電力事故，威脅人們的生命財產安全。

2 傳統的基于引雷接閃原理的線路防雷的基本方法

引雷防雷的根本原則就是提供一條使雷電 (包括雷電電磁脈沖輻射）對大地泄放的放電通道，盡量降低通道阻抗，使雷電流沿著我們設計的安全路徑釋放掉，其含義就是要控制雷電能量的安全泄放。

傳統的輸電線路防雷措施有在輸電線的上方架設避雷線、架設線路的鐵塔上安裝避雷針、加強線路的絕緣增加絕緣串、采用差式絕緣、多回輸電線采用不平衡絕緣方式及架設耦合地線等。

3 新防雷方式無源電暈場驅雷器概述

無源電暈場無源驅雷器是利用金屬多短針形成的“似尖端效應”，使電暈場驅雷器周圍的環境電場遠高于被保護目標物，但低于傳統避雷針，從而使被保護物體處于相對安全的狀態。這種驅雷器的結構是有許多放電極短針尖端組成的球面，下面是一個支撐座，當雷暴云來時雷云電場達到空氣擊穿閾值時，驅雷器電暈艙及尖端產生高達30mc/s電暈離子，在驅雷器及其被保護物體上方形成電暈離子層，如圖1所示。覆蓋在被保護目標上的電暈離子層抑制上行正先導的始發，從而大大減少接閃的可能性，更大程度地保護目標物不被雷擊。同時電暈離子層離子在雷云電場作用下不斷向上擴散，與雷云電荷相互作用，使云-地極板等效為漏電壞電容，有效抑制雷云充電至放電擊穿水平，削弱了雷云下行先導的發展速度及強度，阻礙雷云放電通道建立。我們都知道雷暴的形成到泄放消失大約30min到60min的時間，半個小時后雷暴云就隨著大風消散遠去，實現“非引雷入地”防雷。

這種防雷方式是近兩年的新產品，擁有了國家發明專利及相應的實驗室的認可。最重要的是在國網輸電線路上已經得到應用，而且在關鍵線路起到了相當好的效果，經常跳閘的線路不跳閘了或減少了很多。

無源電暈場驅雷裝置區別于260多年來沿用的以避雷針為代表的“引雷入地”防雷方式，采取國際領先的雷電防護理論，運用屏蔽保護的原理，通過在雷云電場作用下可釋放電暈離子，電暈離子覆蓋在被保護物體形成屏蔽保護，可抑制上行先導的始發，削弱下行電導的發展速度，阻礙雷電通道建立，從而實現“非引雷入地”式防雷，是一種新型防雷裝置。

3.1 主要技術參數

本裝置主要技術參數如下：

保護半徑（m）：10×H（H為無源電暈場發生器相對安裝高度）；

保護角θ（°）：84；

無源電暈場電流（mA）:≤30；

驅雷針放射直徑： 2.1m；

驅雷針數量：13支；

外型尺寸：2061.5mm×2061.5mm×1379mm；

材質：不繡鋼，合金；

使用壽命（全天候運行）：＞30年。

3.2 使用環境條件

工作溫度（℃）：-40～+55；

貯存溫度（℃）：-40～+50；

相對濕度（%）：98（+30℃）；

本體抗風能力（m/s）：50.9（15級）；

防雨：符合GJB 150.8A 要求；

防霉菌：符合GJB 150.10A 要求；

防鹽霧：符合GJB 150.11A 要求；

抗振動：符合GJB 150.16A 要求；

抗沖擊：符合GJB 150.18A 要求；

抗砂塵：符合GJB 150.12A 要求。

4 裝置組成及工作原理

4.1 裝置組成

ZC-QL01A包括雷云電荷屏蔽單元、電暈離子釋放電單元和接地體，結構示意圖如圖2所示。

1）驅雷陣列針桿為雷云電荷屏蔽單元，固定于針座外部。

2）電暈離子釋放電極的一極與雷云電荷屏蔽單元復合為一體，另一極與接地導體連接。

3）接地電極經底座法蘭盤固定于鋼塔頂端，經法蘭座連接的塔體可靠接地。

4.2 無源電暈場驅雷器保護范圍：

保護范圍為針端安裝高度H的10倍（相應保護角84°）的保護范圍內不會形成雷擊。保護范圍如圖3所示。

5 安裝

5.1 安裝條件

1）安裝需準備的工具如下：呆板、活動板手、安全繩等；

2）裝置安裝位置已選定，塔架已安裝完成，塔架平臺安裝孔與孔位模板配合一致；設備安裝法蘭尺寸如圖4所示。

3）安裝需在無雷云天氣時進行。

5.2 安裝的技術要求

裝置的安裝必須由2人以上的專業技術人員來完成。

5.3 無源電暈場驅雷器與鐵塔的連接

連接示意圖如圖5所示。

6 注意事項

1）在ZC-QL01A驅雷裝置安裝過程中，塔架下方直徑10m范圍內嚴禁站人，以防安裝時物件墜落傷及人員；

2）各部分連接必須牢固；

3）陰雨天氣禁止人員在塔架上安裝或停留。

7 例行檢查及維護

1）如無源電暈場驅雷器裝于鋼塔上，需每兩年定期檢查塔體是否有銹蝕、連接處是否松動，如發現則應及對塔體進行維護。

2）為了配合統計無源電暈場驅雷器的驅雷可靠性，根據用戶需要可選配雷擊計數器。

3）每個雷雨季前、后記錄雷擊計數器讀數是否為零。雷擊計數器安裝在本驅雷裝置塔腳處及其他原有避雷針的引下線上。

4）在使用雷擊計數器之前，請先將數據歸零。

8 在關鍵線路塔的頂部安裝電暈場驅雷器

驅雷器作為新型防雷方式之一，不用在整個輸變電線路的每個桿塔都需安裝電暈場驅雷器，遭受雷擊的場所也有一定規律，一般在下列特殊區域的桿塔加裝驅雷器防雷設備：

1）高山地區的輸電線路，安裝在海拔較為高的地段線路塔上；

2）送輸電管理部門有雷電防控系統的，系統顯示是雷暴區的線路段；

3）線路地下有礦的地區；

4）線路跨越高速公路和河流及其他輸電線路；

5）歷史遭受過雷擊的塔位；

6）其他陸水連接帶等特殊區域地形。

9 結束語

由此可見，隨著科技發展，生產和生活用電量越來越大，電能已經成為不可缺少的資源之一，如何保證電力的供應對于國民經濟發展和人民生活水平的提高都有非常重要的意義。在電力輸送過程中，如何防雷顯得十分重要，防雷擊新技術的研究已經取得了很大的發展，線路防雷的保護措施會越來越多。在實際應用中，輸電線路的防雷保護是一個系統工程，需要因地制宜，根據不同區域的地形地貌和氣候特點，合理地選擇防雷保護措施。如在高原山區，雷擊次數多，而且地形越惡劣的環境越嚴重，經驗表明采用單一的避雷器不能產生很好的避雷效果，但是如果配上新技術無源電暈場驅雷器防雷裝置就可以大大降低雷擊率和線路跳閘率，所以在輸電線路中無源電暈場驅雷器裝置既可以在平原應用還可以應用在地質惡劣的山上。