山區架空配電線路防雷接地技術研究

陳秀蓮 陳 怡

（內蒙古自治區阿拉善盟氣象局，內蒙古 阿拉善 750306）

山區架空配電線路作為山區電力系統向用電用戶傳輸電力的重要電力設施，可實現對地方居住居民與山區附近居民提供供電支撐。但綜合對地區的現行供電情況調查發現，在常發性雨季，架空的配電線路會常受到雷電等外界環境因素的干擾，出現突發性故障，加之由于當前山區的經濟水平較低，配電線路在建設時本身存在的諸多問題，這些問題均在不同程度上影響了供電單位對地方居住群體的供電服務，甚至在一定程度上使線路的運行受到威脅。而一旦地區出現雷電現象，不僅在某種程度上對地方居住群體的日常生活造成干預，同時還會在一定程度上造成巨額的經濟財產損失。發生雷擊時，通常會出現三種不同情況，分別為擊中避雷線、擊中桿塔、擊中導線。盡管我國電力產業在市場不斷發展中呈現一種新的發展趨勢，但在對其的深度調查中發現，其運行受到電力雷擊現象的影響屬于一種隨機行為，是無法預測或直接規避的，只能在供電過程中，采取有效的措施，對此種現象進行預防，從而降低雷擊現象的發生概率，當雷害事故一旦發生，對于通電線路以及各類輸電設施而言，都會造成嚴重危害，最終導致周圍供電中斷，甚至出現嚴重的火災事故和觸電事故[1]。因此，針對雷害事故可能會造成的嚴重后果，本文開展山區架空配電線路防雷接地技術研究。

1 山區架空配電線路防雷接地技術設計

1.1 安裝線路型避雷器

為了確保在雷暴天氣山區架空配電線路依然能夠保持穩定地運行，本文采用在終端供電線路上安裝避雷裝置的方式，初步降低雷電現象對供電行為的負面干預，在此過程中，可將避雷設備與電路絕緣板進行并聯連接，避免由于突發性故障導致避雷效果降低，從而減小在該線路上通過的電流以及電壓。針對傳統接地技術存在的問題，將其避雷器改為線路型避雷器，在容易受到雷擊或接地電阻降低困難的區域內安裝基于線路型的避雷設備。安裝示意圖如圖1 所示。

圖1 雷器安裝示意圖

同時，安裝線路型避雷器可將線路桿塔的耐雷水平提高到200kA～300kA，確保在絕緣子串上不會出現散落現象。完成對避雷器的安裝后，還需要對側向避雷針進行安裝[2]。通常情況下，避雷針應當安裝在山區架空配電線路桿塔上，其主要作用是進一步提高避雷線對雷擊的吸引能力，從而擴大雷暴天氣避雷線對配電線路的保護范圍。針對當前山區架空配電網中已經投入使用的線路，應當在輸電線路上安裝側向避雷針[3]。根據實際需要，可直接購買已經成型的防繞擊側向避雷針，并按照說明將其安裝在輸電線上。在實際運行過程中，當其中的先導設備向著地面的方向傳導時，可通過調控輸電線高度的方式，使雷電與地面之間存在一定距離，在此種條件，可認為此時輸電線路之間的交互作用可能會形成一個隱性電場，而其中避雷針的作用，便是使此種后期形成的電場發生畸變，將傳導到空間中的雷電，在受到干預后，傳導到地層，以此減少在線路上形成的電壓或電流。綜合考慮山區架空配電線路上連接的電氣設備性能，在其實際運行過程中，各類電氣設備可能會由于承受電壓、保護裝置特性等多個方面的影響使得避雷器的性能發生改變，因此為了進一步提高絕緣效果，需要實現對絕緣配合的進一步優化[4]。為進一步探究各類電氣設備的具體絕緣性能，可通過1min 工頻耐壓的方式對其進行測試，通過測試得出的結果判斷設備對雷電、操作過電壓等耐受情況，以此為后續接地操作提供更科學的依據。在選擇絕緣子串片數量時，應當確保在雷暴天氣時依然具備良好的機電強度，能夠確保在惡劣的環境當中，依然不會出現閃絡現象。針對個別桿塔所處易擊區域或接地土壤的電阻率較高的環境可考慮進一步增加絕緣子串的數量，以此確保過電壓的需要。

圖2 接地模塊側視剖面圖

1.2 架空配電線路桿塔接地

在完成上述相關工作的基礎上，為了進一步降低桿塔接地的電阻值，可采用提高線路耐雷水平的方式，對終端線路進行處理，降低由于雷擊導致的電路跳閘問題。因此，在對終端架設的配電線路桿塔進行接地處理，需要明確按照接地標準要求執行。針對山區經常遭受雷擊的桿塔以及架空線路，需要在其區域范圍內加強并改善現有接地裝置，并對其進行檢驗，判斷其是否具備接地電阻的數值要求，可以采用新型接地體或減小土壤當中的電阻率的方式實現。

針對土壤電阻率在100Ω.m～300Ω.m 范圍內的山區，線路應當在傳統典型設計方法的基礎上增加新的接地體。在對接地體的數量進行選擇時，需要根據山區實際環境對其電阻阻值進行測定，從而實現對其有效調節。當土壤電阻率在300Ω.m～2000Ω.m 范圍內的山區，應當采用鋼絞線進行水平敷設的方式實現接地操作。對于土壤電阻率超過2000Ω.m的山區，應當采用接地網對架空配電線路桿塔進行接地[5]。根據實際情況，以工頻接地電阻作為參考，計算得出沖擊接地電阻阻值，進而得出在進行架空配電線路桿塔接地應當設置的工頻接地電阻參數，其計算公式如公式（1）所示：

公式（1）中，R 表示為桿塔工頻接地電阻參數；ρ表示為接地線路密度；L 表示為接地線路長度；h 表示為架空配電線路桿塔高度；d 表示為架空配電線路桿塔寬度。同時，在實際接地過程中，應當按照桿塔接地電阻規定，對每個桿塔的工頻接地電阻進行測定，具體如表1 所示。

根據上述公式，計算得出桿塔工頻接地電阻參數，并結合表1 中規定的內容，完成對架空配電線路桿塔的接地操作，確保桿塔接地的合理性。

表1 架空配電線路桿塔接地電阻表

2 實驗論證分析

為了進一步驗證本文上述提出的山區架空配電線路防雷接地技術在實際應用中是否能夠實現對配電線路的防雷保護，選擇以某山區電線典型雷擊案例為例，針對其進行分析并按照本文上述設計思路找出正確的接地措施，從而判斷是否能夠實現對電路跳閘率的降低。本文選擇的山區架空配電線路雷擊事故中線路全長為38.26km，為雙回路架設結構。當出現雷擊時，線路避雷器產生作用，并分相差流保護，輸電線路B、C 相出現跳閘事故，造成了周圍居民區大面積停電。出現雷擊事故的主要原因是雷暴挑起，B 相導線距懸垂線1250mm 位置被雷擊，在C相合成絕緣子以及橫擔上也存在被雷擊的放電痕跡。針對這一雷擊事故問題，引入本文上述提出的山區架空配電線路防雷接地技術，對其進行防雷保護，并對后續具體應用中的電路跳閘情況進行記錄，得出如表2 所示結果。

表2 山區架空配電線路跳閘記錄表

從表2 中得出的數據可以看出，在近90 天的記錄中僅在7月16～7 月31 雷暴天氣高發時B 相和C 相出現了一次跳閘現象，并且跳閘后迅速完成了調整，沒有造成更加嚴重的事故發生。因此，通過上述記錄結果可以進一步證明，本文提出的山區架空配電線路防雷接地技術在實際應用中能夠有效降低線路跳閘率，為山區架空配電線路的平穩運行提供保障。

結束語

本文針對山區架空配電線路防雷接地進行了詳細的分析，并通過對山區配電線路在近幾年出現的雷擊跳閘事故及出現原因分析的基礎上，針對山區環境復雜，桿塔接地電阻偏大等問題，提出一種全新的接地技術，并通過將該技術應用于實際的山區架空配電線路當中證明了該技術的應用能夠有效減小線路的跳閘率，從而為架空配電線路在雷暴天氣的穩定運行提供保障。同時，在實際開展防雷工作時，應當從線路施工的設計源頭出發，在設計時充分考慮到架空配電線路的保護角，盡可能采用零保護角的方式，進一步擴大本文上述選擇的線路型避雷器的保護范圍，從而減少雷電繞擊的可能，對于山區、丘陵地帶的架空配電線路的穩定運行具有更高的現實意義。