關(guān)于送配電線路的防雷與接地技術(shù)的探討

華晉焦煤有限責(zé)任公司電力分公司 郭文輝

關(guān)鍵字：送配電線路；防雷；接地技術(shù)

1 引言

在經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)形勢(shì)的推動(dòng)下，電力能源的供應(yīng)表現(xiàn)出日益緊張的情況，對(duì)電能的需求量則逐漸增大。當(dāng)前，電力系統(tǒng)在運(yùn)行管理過(guò)程中，應(yīng)注重引入新型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一定的創(chuàng)新，確保電力傳輸?shù)目煽啃浴．?dāng)進(jìn)行供電時(shí)，一旦管控不到位，必然會(huì)降低電力傳輸?shù)馁|(zhì)量。而電力系統(tǒng)損壞后，導(dǎo)致其安全性無(wú)法獲得保障。當(dāng)雷電流出現(xiàn)后，一般會(huì)沿地面迅速經(jīng)過(guò)被擊物體，從而帶給周?chē)矬w極大的破壞，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失?；谔岣唠娏靼踩哪康?，應(yīng)增強(qiáng)送配電線路的防雷和接地能力，使電路的安全性獲得保障。通過(guò)科學(xué)選用防雷方法，增強(qiáng)實(shí)際的防雷成效，有助于降低配電線路雷擊發(fā)生的概率。

2 雷擊帶給送配電線路的危害

從當(dāng)前的情況來(lái)看，電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，容易發(fā)生跳閘、斷電等情況，究其原因在于被雷擊事故所影響。通常而言，架空輸電線路長(zhǎng)，相應(yīng)桿塔的高度同樣較高，作業(yè)的環(huán)境以曠野、山區(qū)為主，增加了維護(hù)工作開(kāi)展的難度。一旦被破壞后，無(wú)法有效完成維護(hù)的工作任務(wù)，不利于電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。如果輸電線被雷擊以后，必然降低其自身的功能，使安全性無(wú)法獲得保障。所以，應(yīng)科學(xué)制定處理對(duì)策。具體而言，輸電線路遇到雷擊的狀況如下。

一是為直擊雷過(guò)電壓，一般受到雷擊線路所導(dǎo)致；二是為感應(yīng)雷過(guò)電壓，形成的具體原因在于輸電線路周?chē)牡孛姹焕讚粢院?，形成了相?yīng)的電磁感應(yīng)。不僅會(huì)導(dǎo)致輸送電路出現(xiàn)跳閘、停電等事故，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成火災(zāi)。受到科技迅速發(fā)展形勢(shì)的影響，使輸電線路系統(tǒng)的故事產(chǎn)生概率得以下降。特別當(dāng)二次保護(hù)系統(tǒng)研發(fā)出來(lái)后，確保了電壓下降的前提之下，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的有效把控。鑒于此，只有制定出科學(xué)、可行的防雷制度，同時(shí)借助合理的處理對(duì)策，才可以減小雷擊事故造成的危害[1]。

3 雷擊事故的形成原因分析

一般而言，送配電線路發(fā)生雷擊事故的原因包含了下述幾個(gè)方面的影響因素：一是配電線路絕緣子的50%放電電壓；二是是否具有架空地線；三是雷電流的強(qiáng)度情況；四是桿塔自身的接地電阻。所以，需要提出科學(xué)的防雷接地措施，有助于避免造成嚴(yán)重的不良影響。

3.1 高壓送電線路繞擊導(dǎo)致的原因

結(jié)合高壓送電線路運(yùn)行管理的工作經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定等情況，從中可以獲悉，雷電的繞擊率主要和避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角、桿塔的高度等因素相關(guān)。而山區(qū)高壓送電線路大的繞擊率大概是平地的3倍。為此，設(shè)計(jì)山區(qū)送電線路的過(guò)程中，無(wú)法規(guī)避發(fā)生大跨度的現(xiàn)象。部分區(qū)域的雷電活動(dòng)十分頻繁，導(dǎo)致某區(qū)段線路的雷擊事故率提高。

3.2 高壓送電線路反擊導(dǎo)致的原因

在布設(shè)塔頂部、避雷線的過(guò)程中，一般情況下雷電電流會(huì)經(jīng)過(guò)塔體、接地體，提升了相應(yīng)的桿塔電位，同時(shí)導(dǎo)線上也形成了感應(yīng)過(guò)電壓。當(dāng)所產(chǎn)生的電位差超出送電線路的絕緣閃絡(luò)電壓值時(shí)，會(huì)造成導(dǎo)線和桿塔間產(chǎn)生閃絡(luò)的現(xiàn)象。

4 送配電線路防雷方法說(shuō)明

通常情況下，送配電線路防雷的方法具體如下：一是可以進(jìn)行避雷針裝設(shè)。一般而言，在配電系統(tǒng)運(yùn)行管理的過(guò)程中，安裝避雷針較為常見(jiàn)，能夠達(dá)到阻止工頻續(xù)流持續(xù)性的效果，使配電系統(tǒng)中感應(yīng)器裝置被雷擊之后的電壓幅值受到抑制，然而避雷針可運(yùn)用在范圍較小的地區(qū)，整體的成本較高。鑒于此，主要將雷擊事故頻發(fā)的位置作為安裝的首選。

二是科學(xué)運(yùn)用架空線避雷方式?？梢园驯芾拙€架在空中，有助于完成屏蔽保護(hù)相關(guān)配電系統(tǒng)的任務(wù)，能夠謹(jǐn)防配電線路被雷擊情況的發(fā)生，充分發(fā)揮良好的防雷擊作用。然而，該方式成本高，并且絕緣性能不佳。特別針對(duì)反擊閃絡(luò)的情況，無(wú)法體現(xiàn)出一定的抑制功效。鑒于此，需要與其他相關(guān)避雷設(shè)施共同進(jìn)行利用，才可以達(dá)到既定的避雷目標(biāo)。

三是借助提升絕緣層的耐壓性，能夠達(dá)到防止雷擊的目的。假如配電線路絕緣層具有良好的耐壓性，使線路處于較高電壓環(huán)境中進(jìn)行工作，面對(duì)這種狀況，假如提升耐壓性，讓線路處于高電壓額的影響，產(chǎn)生工頻續(xù)流的現(xiàn)象，有助于規(guī)避安全事故的出現(xiàn)。由此可見(jiàn)，深入探究與分析送配電線路防雷方法十分關(guān)鍵，其重要性是毋庸置疑的。

5 送配電線路的防雷和接地技術(shù)策略

結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)可知，需要制定出科學(xué)、可行的防雷與接地技術(shù)措施，能夠增強(qiáng)輸電線路防雷的性能，有利于使安全性獲得有效保障。

5.1 科學(xué)架設(shè)避雷線

利用科學(xué)架設(shè)避雷線的方法，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)配電線路防雷的效果，達(dá)到規(guī)避導(dǎo)線被雷電直擊的情況出現(xiàn)。在運(yùn)用避雷線時(shí)，應(yīng)注重針對(duì)雷電流實(shí)施分流，達(dá)到謹(jǐn)防雷電流入桿塔的目的，塔頂?shù)碾娢灰搽S之下降。合理使用避雷線，能夠增強(qiáng)雷電屏蔽的成效，減小了相應(yīng)的絕緣電壓與導(dǎo)線上面的感應(yīng)過(guò)電壓。如果輸電線路在電壓較高的情況下，能夠增強(qiáng)避雷線的功效。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)輸電線路超過(guò)220kV 時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)全程架設(shè)避雷線的效果。在保護(hù)角度方面，需要處于20～30°的范圍，達(dá)到避雷線針對(duì)導(dǎo)線的屏蔽目的，有助于減少繞擊率。

之前的防雷設(shè)計(jì)策略沒(méi)有參考山坡帶給保護(hù)角的影響因素，為此，雖然運(yùn)用了桿塔防雷對(duì)策，但是所發(fā)揮出來(lái)的作用較為有限，容易提升線路閃網(wǎng)的產(chǎn)生概率，增加了配電網(wǎng)運(yùn)行的安全隱患。所以，應(yīng)借助更加精準(zhǔn)的屏蔽角公式，使保護(hù)角度得到計(jì)算出來(lái)，緊密結(jié)合實(shí)際的狀況，科學(xué)制定對(duì)策，可以使雷電繞擊發(fā)生的概率得以下降。

與此同時(shí)，因?yàn)楸芾拙€可以發(fā)揮出對(duì)雷電的引流功效，為此，注重對(duì)輸電線路的接線處理十分關(guān)鍵，確保所有桿塔的連接位置均進(jìn)行了接地處理。通常而言，輸電線路工作電流一般在各個(gè)檔距當(dāng)中，形成相應(yīng)的電流，并且產(chǎn)生嚴(yán)重的功率損耗現(xiàn)象，為改變此種不良情況，應(yīng)將避雷線作為通信與繼電保護(hù)主要的通道，使避雷線借助較小的間隙，能夠與桿塔之間進(jìn)行絕緣，在發(fā)生雷擊的情況下，間隙會(huì)出現(xiàn)被擊穿的情況，讓避雷線接地[2]。

5.2 做好降低桿塔接地電阻工作

為了達(dá)到送配電線路防雷接地處理的目的，需要做好降低桿塔接地電阻工作，增強(qiáng)了輸電線路防雷的能力。部分土壤電阻率頻率較低的區(qū)域，需要借助鋼筋砼桿，并且合理選取地形合適的位置進(jìn)行深埋，如此能夠達(dá)到減小沖擊接地電阻率，增強(qiáng)了實(shí)際的防雷成效。部分區(qū)域的土層十分薄，塔基、接地體周?chē)碾娮杪瘦^高，但是土質(zhì)條件良好，便能夠在引出水平射線上面安設(shè)垂直的接地體，結(jié)合實(shí)際的狀況，需要設(shè)置相應(yīng)的集中接地設(shè)備。

一般而言，可以將具有良好防腐蝕效果的降阻劑作為首選。在輸電線路運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)接地電阻利用的狀況進(jìn)行細(xì)致檢查，一旦發(fā)生損壞的情況，需要馬上進(jìn)行修復(fù)處理。而且應(yīng)確保不同桿塔連接線路的暢通性，如此實(shí)現(xiàn)了雷電引流過(guò)程中的暢通性。如接地網(wǎng)與桿塔之間出現(xiàn)接觸不良的情況，諸如可能出現(xiàn)斷脫的問(wèn)題，所以需要加以重視。經(jīng)上文的論述和分析以后，從中不難看出，做好降低桿塔接地電阻工作顯得尤為必要。

5.3 合理進(jìn)行絕緣處理

針對(duì)輸電線路大跨越高桿塔位置來(lái)說(shuō)，容易受到雷擊，塔高等值電感也較大，具有較高的塔頂電位與感應(yīng)過(guò)電壓。上述情況提升了配電線路的雷擊跳閘概率?；谑固l率下降的目的，需要在高桿塔上面適當(dāng)增加絕緣子串的片數(shù)，并且使大跨越檔導(dǎo)與地線的間距變大，借助對(duì)線路絕緣處理的方式，增強(qiáng)了線路耐雷的效果。通常情況下，高壓同桿的雙回線路能夠借助不平衡高絕緣的方法，能夠使跳閘概率得以下降。但是采用概措施，卻存在成本較高的情況，所以需要對(duì)多種不同的技術(shù)方案加以對(duì)比，從中選出最佳的方案。

為了達(dá)到防止線路雷擊閃絡(luò)的目的，單純借助普通的防雷對(duì)策，顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，特別對(duì)于山區(qū)、雷電事故經(jīng)常發(fā)生的地區(qū)來(lái)說(shuō)，很多高壓線路均會(huì)跨過(guò)山嶺，由此增加了降阻的難度，無(wú)法規(guī)避雷擊桿塔、雷擊閃絡(luò)跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。受到合成絕緣技術(shù)不斷進(jìn)步的影響，我國(guó)主要運(yùn)用了復(fù)合絕緣避雷器裝置，其功效在于出現(xiàn)雷電過(guò)電壓的情況下，借助避雷器動(dòng)作，能夠?qū)⒗纂娺^(guò)電壓降低至線路絕緣子的閃絡(luò)電壓之下，隨后，避雷器裝置能夠迅速恢復(fù)到正常的情況，有效規(guī)避線路雷擊閃絡(luò)接地情況的發(fā)生，如此能夠謹(jǐn)防線路的兩端開(kāi)關(guān)受到雷擊的影響出現(xiàn)跳閘的問(wèn)題[3]。通過(guò)安設(shè)此種線路避雷器裝置，能夠達(dá)到防止雷擊塔頂造成的絕緣子閃絡(luò)情況發(fā)生目的。

5.4 改進(jìn)并優(yōu)化屏蔽技術(shù)

為了增強(qiáng)送配電線路防雷的效果，應(yīng)改進(jìn)并優(yōu)化屏蔽技術(shù)。選擇在導(dǎo)線的下部，合理架設(shè)柄合地線，并且在橫擔(dān)和避雷線之間，能夠架設(shè)相應(yīng)的輔肋地線，發(fā)揮出多針系統(tǒng)的良好作用。借助上述對(duì)策，可以獲得一定的成效。但是基于對(duì)經(jīng)濟(jì)因素考慮的目的，可以運(yùn)用棍合地線，一方面能夠增強(qiáng)棍合系數(shù)的功效，借助擊距方式完成分析具體情況的任務(wù)；另一方面，依靠耦合地線，能夠凸顯出屏蔽下導(dǎo)線的成效，使得導(dǎo)線的對(duì)地高度下降。根據(jù)以往的管理工作經(jīng)驗(yàn)可知，依靠上述舉措，發(fā)揮出規(guī)避雷擊跳閘的作用。

與此同時(shí)，需要選擇在橫祖上補(bǔ)設(shè)負(fù)角保護(hù)針和預(yù)放電棒，有助于使繞擊率得以下降。通過(guò)科學(xué)設(shè)置放電棒，能夠提高導(dǎo)線的禍合系數(shù)，增強(qiáng)了線路反擊耐雷的能力。依靠設(shè)置輔助地線的方式，可以減小保護(hù)角。除此之外，在塔頂安裝單根避雷針，能夠充分發(fā)揮出其良好的功效和作用。從當(dāng)前的情況來(lái)看，配電線路的雷擊跳閘形式以繞擊為主，經(jīng)過(guò)對(duì)反擊跳閘率進(jìn)行細(xì)致核算，可以達(dá)到既定的防雷目標(biāo)。

5.5 確保避雷器選用的合理性

由于配電線路的種類(lèi)不一樣，使避雷器的規(guī)格選取、安裝同樣有所不同。

5.5.1 裸導(dǎo)線路分析

一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)行架空避雷線時(shí)，可以對(duì)那些具有很高電壓、較大線路負(fù)荷，易于被雷擊的區(qū)域發(fā)揮出作用。然而，該方式成本較高，所以針對(duì)容易被雷擊的地區(qū)來(lái)說(shuō)，需要借助安裝避雷器的方式，做好科學(xué)防雷工作，謹(jǐn)防發(fā)生安全事故。另外，應(yīng)結(jié)合具體的需求，科學(xué)選用配電線路塔桿設(shè)備，以便完成接地處理工作的任務(wù)，確保避雷器裝置安設(shè)的合理性。

5.5.2 電纜線路分析

針對(duì)一些城市地區(qū)的線路而言，經(jīng)過(guò)電纜改造與建設(shè)以后，提高了由于雷擊造成的電纜故障發(fā)生概率。究其原因，主要在于當(dāng)線路電纜化之后，受到雷擊的次數(shù)減少，導(dǎo)致人們忽視了對(duì)電纜的保護(hù)，不利于發(fā)揮出其應(yīng)有的功效和作用。對(duì)于國(guó)內(nèi)而言，當(dāng)前主要運(yùn)用了XLPE 電纜，優(yōu)點(diǎn)在于可以運(yùn)用在潮濕環(huán)境當(dāng)中，產(chǎn)生水樹(shù)枝，受到電場(chǎng)的作用影響，則能夠形成電樹(shù)枝。對(duì)于電纜化配網(wǎng)來(lái)說(shuō)，變壓器裝置和電纜絕緣結(jié)構(gòu)存在很大的差別。在埋設(shè)XLPE 電纜時(shí)，因?yàn)槭艿诫姌?shù)枝劣化的影響，讓其耐受電壓低于變壓器裝置的電壓，屬于整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中絕緣最弱的位置。

通過(guò)借助性能良好的避雷器裝置，能夠使電纜的使用年限得到延長(zhǎng)。實(shí)際上，電力電纜因自身結(jié)構(gòu)的特征較為特殊，并且在和其他電氣設(shè)備相連時(shí)具有相關(guān)規(guī)定，為此可以選擇在電纜終端頭的周?chē)苍O(shè)避雷器裝置，能夠體現(xiàn)出其良好的功效。因?yàn)椋嗤L(zhǎng)度的電纜線路，在電容與儲(chǔ)能等方面，均大于架空線路，所以當(dāng)選取避雷器裝置的過(guò)程中，需要參考電纜線路的類(lèi)別、相關(guān)參數(shù)等不同方面的因素。

5.5.3 混合線路分析

混合線路包含了架空線路、電纜線路等線路。通常情況之下，當(dāng)線路節(jié)點(diǎn)A 與B 的波阻抗力不同的情況下，遭受雷擊波的作用影響，此時(shí)行波會(huì)在電纜段上面的兩節(jié)點(diǎn)之間產(chǎn)生相應(yīng)的折反射情況。如果節(jié)點(diǎn)B 位置電壓形成了反復(fù)的折反射情況之后，必然也會(huì)發(fā)生波峰疊加的現(xiàn)象，由此使得節(jié)點(diǎn)B 位置的電壓更高，電纜的絕緣能力隨之得以增強(qiáng)。鑒于此，需要把避雷器裝置安設(shè)到電纜線路的首、末兩端的位置，達(dá)到限制過(guò)電壓的目的。

5.6 有效運(yùn)用接地網(wǎng)與過(guò)壓保護(hù)器裝置

一是科學(xué)運(yùn)用接地網(wǎng)，能夠發(fā)揮出良好的防雷作用。作為常見(jiàn)的一種接地設(shè)備，接地網(wǎng)通常需要埋設(shè)在地下，將閉合圓環(huán)狀的配電變壓器裝置作為首選，達(dá)到減小行人跨步電壓的效果，使行人的人身安全獲得保障。并且，可以在接地體的周?chē)佋O(shè)膨潤(rùn)土降阻防腐劑，以便使電阻率下降。借助此項(xiàng)措施，能夠發(fā)揮出保水性的作用，延長(zhǎng)使用壽命。

二是面對(duì)相關(guān)設(shè)備線路被雷擊的狀況，需要正確安裝過(guò)壓保護(hù)器裝置，使其在送配電線路防雷過(guò)程中發(fā)揮出一定的功效，不僅保護(hù)了電路，而且還不超出耐受的最大電壓，達(dá)到保護(hù)配電線路的目的。

綜上所述，現(xiàn)階段由于整個(gè)社會(huì)的用電需求量與日俱增，電力線路的相應(yīng)覆蓋范圍、長(zhǎng)度均呈現(xiàn)出變大的趨勢(shì)。為了達(dá)到此方面的要求，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，并且降低雷擊跳閘事故概率，應(yīng)注重做好送配電線路的防雷與接地處理工作，進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性。實(shí)際上，送配送電線路防雷工作較為復(fù)雜，屬于主要的整改項(xiàng)目類(lèi)別，當(dāng)增強(qiáng)輸電線路防雷擊強(qiáng)度以后，才可以增強(qiáng)輸電線路管理的成效。在參考不同方面影響因素的基礎(chǔ)上，針對(duì)實(shí)際的地貌環(huán)境、土坡電阻率，制定出科學(xué)的防治策略，有利于達(dá)到既定防治目標(biāo)，進(jìn)而使電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性獲得有效的保障。