山區架空配電線路防雷害分析與減災對策

黃偉鵬

國網福建省電力有限公司南安市供電公司，福建 泉州 362300

0 引言

山區架空配電線路在實際運行中容易受到雷擊事故的影響。山區配電架空新路布局分散、桿塔結構復雜、絕緣水平低等特點，加大了雷害治理的難度，以往運用高壓輸電網和變電站的技術手段已不適應于配網架空線路的雷害治理。這需要引起電力工作者的高度重視，采用科學合理的方式和手段加強綜合管控，降低雷擊事故造成的危害程度。

1 易雷區地形地貌特征

山區容易受到雷害侵襲，尤以以下情況更甚。

（1）風口、順風河谷以及峽谷等地帶被稱為雷暴走廊，很容易造成雷擊。

（2）如果配電線路的附近比較潮濕，屬于易雷區，如桿塔附近存在水庫、湖泊、河流、池塘、森林或山丘等地形，就容易出現雷擊。

（3）如果土壤電阻率存在突變地帶同樣屬于易雷區，如地質斷層地帶、土壤當中有巖石、巖石山腳下存在河谷等地帶。

（4）地下水位比較高的地帶以及地下存在導電性礦的地帶屬于易雷區。

（5）若土壤的電阻率沒有過大的變化，但是屬于山丘且存在植被，就容易受到雷擊，如雷電可能會擊中山頂等地方。

2 山區架空配電線路受雷擊影響的原因

架空線路上會產生雷電過電壓，主要包括兩種類型，一是由雷電直擊線路或桿塔引起的直擊雷電過電壓，二是在雷擊線路周圍由電磁感應引起的感應雷電過電壓。配網雷害事故中，80%～95%是由感應雷引起的，配電線路絕緣水平低，即便裝設避雷線也會反擊，防止直擊雷的作用不大。相比高壓輸電線路，配電線路的雷電故障很難完全消除，只能根據降低雷電故障發生概率這一原則保護配電線路。絕緣導線雷擊斷線的過程較為復雜，主要是雷擊過電壓穿過導線絕緣層，導線絕緣層出現針孔狀，之后就會形成絕緣子閃絡的情況，并形成工頻短路電流。在這種情況下，電弧的弧根會被附近絕緣阻隔，無法沿著導線的表面移動，只可以在閃絡處固定，因此導線會被燒斷。此外，當雷電過電壓在裸導線上作用時會引起絕緣子閃絡，在這種情況下，工頻短路電弧在氣流等外部作用的影響下可以沿著導線的表面向電源的對向滑動，不會在某一處集中燃燒。同時，在工頻續流燒斷絕緣子或者導線之前，斷路器就會自動將工頻電弧切斷，不會引起嚴重后果。

3 山區架空配電線路防雷的原則

現代科學技術的持續發展和進步給當前山區架空配電線路防雷工作提供了良好前提條件，能夠應用的防雷技術手段呈現出明顯多樣化特征。不同防雷技術所應用的條件、效果以及范圍都有較大差異，實際解決山區架空配電線路雷擊危害的過程中，要能夠結合線路的具體情況，遵循預防為主、綜合治理的原則，開展架空配電線路差異化防雷工作，不僅要增強山區架空配電線路的抗雷性能，還要注重做好經濟收入的綜合考慮工作。同時，山區架空配電線路防雷工作開展過程中，還要遵循科學性、合理性原則，綜合把握山區架空配電線路的設置情況，選擇合適的防雷方法和手段，促進防雷工作落實到位，并取得顯著成效[1-2]。

4 山區架空配電線路減災對策

使用架空地線保護感應雷可以充分發揮避雷線的屏蔽作用，使相導線中的過電壓控制效果良好，但是這一方式對接地提出了較高要求，成本投入較大，而山區架空配電線路所具備的絕緣程度較低，容易出現反擊閃絡問題，因而推廣效果不佳，建議采取疏導和堵塞兩種防范方式。所謂疏導，就是指利用避雷裝置轉移或固定工頻電弧的弧根，使弧根在金具上燃燒，從而避免導線或絕緣子被燒掉；堵塞指的是阻止雷擊閃絡后工頻續流起弧，其根本目的是提高導線的絕緣水平，降低雷擊閃絡概率，以及阻止雷擊閃絡后工頻續流起弧。

4.1 堵塞式防雷

避免雷擊斷線的關鍵是提高線路的絕緣水平，但是配電網實際運行中采用絕緣橫擔依然有雷擊斷線事故發生，因此，若想提高線路的絕緣水平就應該利用更長一些的絕緣橫擔。但是，由于其不利于保障實際運行的經濟性，從防雷的實際情況出發，不可能將雷擊事故率降低到零，尤其是在絕緣導線絕緣層良好的情況下，絕緣子連接絕緣導線的雷電沖擊絕緣水平可以在絕緣子U50%的基礎上增加約100 kV。通過試驗發現，對于絕緣層破損的導線，有的僅在絕緣子的U50%上增加了約20 kV。

4.2 疏導式防雷，加裝防雷裝置

穿刺型防護金具（見圖1）和避雷器是較為常用的防雷裝置，在疏導式防雷中發揮著重要作用。穿刺型防護金具具有良好的防雷效果，其空氣氣隙擊穿電壓小于絕緣子的U50%放電電壓，可以豐富雷擊閃絡的放電途徑，讓工頻電弧在金具上而不是在導線或絕緣子上燃燒，避免導線被燒斷（見圖2）。同樣，避雷器也至關重要。技術人員可以科學調整避雷器的參數，使避雷器的動作電壓低于絕緣子的沖擊閃絡電壓，讓避雷器能夠在絕緣子閃絡之前釋放動作能量，截斷工頻短路電流[3]。

圖1 穿刺式防護金具

圖2 穿刺式防護金具放電

4.3 降低接地電阻

山區架空配電線路防雷害工作進行過程中要注重結合雷害事故的常見問題，找到切實有效的應對和處理方法，合理控制好架空線路各項情況，適當地降低架空線路本身或者設備的接地電阻。架空線路在承受雷擊災害時，會受到桿塔接地的影響，進而會影響整個架空線路的實際運行狀態。為實現減災目標，需在山區架空配電線路設置過程中合理降低線路、設備的接地電阻，使其能夠在短時間內向大地泄入雷電波，在保證線路本身設備電壓穩定的基礎上，減少損害設備情況的發生[4]。

4.4 定期更換老式氧化鋅避雷器

氧化鋅避雷器由于與配網接觸網有電連接，長期遭受高壓電，容易老化，會縮短其使用壽命，對電網運行形成潛在的安全隱患，因而應按規程周期逐步更換。有條件的可以使用專門儀器進行測試，確保避雷器的泄漏電流小于500 μA。同時，根據避雷器的漏電情況明確避雷器的運行狀態，如果避雷器的泄漏電流超過標準且系統電壓正常，需要考慮避雷器是否存在污漬、受潮、老化等情況，由技術人員根據避雷器的實際情況采取科學措施對避雷器進行維護與檢修[5]。

5 結束語

山區配網線路覆蓋廣、數量多，需要探索科學合理的方法指導配網線路防雷工作。結合桿塔所處地區雷電活動參數、桿塔結構、絕緣配置、地形地貌特征、歷史雷擊數據等給出耐雷性能弱的桿塔以及各種防雷措施的特點，確定差異化的防雷措施，遵循經濟適用、操作簡單等原則開展防雷工作，降低雷擊造成的絕緣子損壞、導線被燒斷以及同桿跳閘等故障的發生概率，同時需要通過安裝合適的絕緣配置并采取科學的防雷措施降低跳閘概率。