架空輸電線路雷擊跳閘故障及防范措施

趙宏宇

摘要：目前常規的配網防雷措施都是從主網防雷措施中移植而來，雖然在一定程度上確實提高了配網的實際防雷能力，尤其是對于5～7kA小電流地閃具有良好的防控作用。但是在實際應用的過程中，配網畢竟與主網存在一定的區別，因此，導致配網轉移的主網防雷措施很難發揮實際的作用。本文就架空輸電線路所存在的雷擊跳閘故障問題進行了相關分析，并在此基礎上，結合實際情況給出了相應的防范對策，希望能夠有效保障輸電線路運行過程中的安全性和穩定性。

關鍵詞：架空輸電線路;雷擊跳閘故障;防范對策

引言

由于架空輸電線路長時間暴露在自然環境中，很容易受到外界自然因素的損害和影響。一旦架空輸電線路遭受雷擊，會嚴重影響整個線路的安全供電，因此相關電力部門應高度重視雷擊危害，有針對性的采取措施，防止架空輸電線路發生雷擊跳閘，保障電網的供電可靠性和穩定性。

1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。

2架空輸電線路的有效防雷措施

2.1架設避雷線

在架空輸電線路中架設避雷線，可有效防止輸電線路直接遭受雷擊，減少流經輸電線路的雷擊電流，發揮輸電線路的屏蔽和耦合作用，降低雷擊輸電線路時絕緣子串的電壓，降低輸電線路的感應電壓，提高輸電線路的安全性。通常情況下，輸電線路的電壓越高，通過架設避雷線防止雷擊跳閘的效果越好，通過合理控制保護角，可發揮良好的避雷效果。例如，對500kV輸電線路架設避雷線，設置20度左右的保護角，可有效減少500kV輸電線路的雷擊跳閘次數。另外，架空輸電線路想要減少雷擊跳閘事故，應設置角度較小的保護角，適當增加輸電線路的桿塔高度，并且在架設避雷線時還要適當控制避雷線的位置和相鄰之間的距離，從而提高輸電線路的安全性。

2.2“堵塞型”防雷措施

①減小地線保護角。為降低線路雷電繞擊跳閘率，新建220kV雙回路垂直排列線路桿塔全高超過40m時，架空地線對各相線的最大保護角應從現行設計的20°左右降低到5°以下;500kV同塔雙回路線路和大跨越塔應進一步降低架空地線對各相線的保護角應不大于0°。②架設旁路架空地線。架設旁路架空地線可有效防止500kV輸電線路的側面來雷繞擊導線的情況。這種措施對于側面來雷的情況效果非常好，如在山坡外側架設旁路架空地線，則可攔截從側面過來繞擊。③增加復合絕緣子長度。考慮到復合絕緣子在電網的巨大使用量，為降低雷擊閃絡故障，對于多雷、強雷區新建線路以及塔窗口尺寸允許的老舊線路，應選用干弧距離較長的復合絕緣子，并在兩端加裝均壓環。④安裝塔頭側向避雷針。塔頭側向避雷針可安裝在較易遭受繞擊導線相所在橫擔上，如雙回路桿塔中相橫擔、四回混壓線路下層雙回路的長橫擔上。側向避雷針的保護范圍為15～20m，線路實際運行經驗表明，繞擊多發生于桿塔兩側約30m范圍內，因此側向避雷針保護范圍可達50%以上。⑤安裝可控放電避雷針。由于線路弧垂使中間段保護角小于近桿塔段，加之桿塔位置也較高，繞擊多發生在近桿塔段。可控放電避雷針主要用于山區保護易受雷電繞擊的桿塔，但對于檔距中央的保護有限。

2.3降低桿塔接地電阻

降低桿塔接地電阻是一種非常有效并且直接的防雷措施，如果桿塔接地電阻較大，輸電線路在遭受雷擊時，桿塔頂部電位過高，容易對輸電線路產生雷電反擊。對于土壤電阻率較低的巖石、高山等區域，架空輸電線路要充分利用拉線或者桿塔基礎等接地方式，降低輸電線路的接地電阻;在土壤電阻率較高的區域，架空輸電線路可采用物理接地、混合接地、外引接地、連續伸長接地、放射接地等多種方式，降低輸電線路的接地電阻。同時，可以適當加長輸電線路的接地極，在架空輸電線路經常發生雷擊跳閘的位置，增設耦合地線，充分發揮其耦合作用和分流作用，最大程度地降低輸電線路桿塔位置的接地電阻，提高輸電線路的安全性。另外，可以在架空輸電線路的桿塔位置適當添加降阻劑，降阻劑可快速融入土壤中，擴大地面土壤分散電流的范圍，減小桿塔位置的接地電阻，降阻劑可廣泛的應用在一些山區的巖石地段和土壤電阻率較高的位置。

3配網防雷方案建議

由于架空配網線路防雷工作的特殊性，需要有針對性地考慮配網線路的結構特點和環境特點而采取適合的防雷措施，規避某些措施所帶來的負面影響。配網防雷工作重點總結為三點：防雷擊過電壓、提高線路絕緣水平和提供良好泄放通道。防雷擊過電壓就是要防止線路絕緣子閃絡產生工頻續流從而跳閘或斷線，良好品質的避雷器和良好的接地條件能夠有效地泄放雷電流，防雷擊過電壓。同時近年來也涌現出一種叫波阻式防雷設備，這種設備不但能夠提供良好的泄放通道，而且通過波阻器件在雷電流到達絕緣裝置前進行削峰降陡，減小雷電流的危害。

架空配網防雷其中一個重要因素需突破配網線路設計的桎梏，大幅提高絕緣水平。在有限的空間進行增加絕緣子片數和使用絕緣導線的措施不能普遍的解決問題，并且提升絕緣水平幅度有限。另外可以在有限的空間上創造出更多空間，通過改造桿塔本身結構，例如用絕緣橫擔替代金屬橫擔，從而加大電氣絕緣距離，提高絕緣水平。對重點防護區域采用集合式產品進行綜合改造，一方面大幅度提高防雷效果，另一方面杜絕了不同防雷設備生產質量優劣不一和設備簡單疊加等缺點。

結語

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。

參考文獻

[1]王益軍.深圳電網高壓輸電線路綜合防雷措施探討及其雷電定位系統的應用[D].河海大學，2006.

[2]何澤斌.避雷器在架空輸電線路上的應用研究[D].華南理工大學，2010.

[3]邱雪花.線路避雷器在輸電線路中的應用與研究[D].廣東工業大學，2007.

[4]林峰.在運架空輸電線路雷害綜合治理方案研究[D].福州大學，2009.

[5]李增壽.架空輸電線路雷擊跳閘故障分析及防范措施[J].通訊世界，2014（24）：100-101.

[6]張文娜，閆艷云，李志峰，等.架空輸電線路雷擊跳閘故障分析及防范措施[J].電氣技術，2014（04）：100-103.