送電線路綜合防雷措施探析

李墾

【摘要】電力系統的隱患在近些年隨著國民經濟的發展與電力需求的不斷增長逐漸開始顯現，對電力系統安全帶來了極大的影響，尤其是防雷擊方面一直備受電力系統線路設計者的關注。眾所周知送電線路作為電力系統中不可缺少的一部分，在設計中防雷要求有著重要作用。由于大氣雷電活動的隨機性和復雜性，目前在輸電線路設計中雷擊認識和問題較為嚴重，其中還存在著諸多的未知成分。因此在高壓送電線路設計的時候要充分的考慮線路周圍的環境問題，對每一條線路都進行充分、完整的質量比較，選擇能夠滿足能夠滿足線路防雷標準的設計方法和措施，以期達到線路供電標準要求。

【關鍵詞】送電線路；雷擊跳閘；措施

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

一、目前高壓送電線路防雷現狀

目前高壓送電線路本身的防雷措施主要依靠架設在桿塔頂端的架空地線，其運行維護工作主要是對桿塔接地電阻的檢測及改造。由于其防雷措施的單一性，無法達到防雷要求。而推行的安裝耦合地線、增強線路絕緣水平的防雷措施，受到一定的條件限制而無法得到有效實施，如通常采用增加絕緣子片數或更換為大爬距的合成絕緣子的方法來提高線路絕緣，對防止雷擊塔頂反擊過電壓效果較好，但對于防止繞擊則效果較差，且增加絕緣子片數受桿塔頭部絕緣間隙及導線對地安全距離的限制，因此線路絕緣的增強也是有限的。

二、雷擊線路跳閘原因

高壓送電線路遭受雷擊的事故主要與四個因素有關：線路絕緣子的50%放電電壓；有無架空地線；雷電流強度；桿塔的接地電阻。高壓送電線路各種防雷措施都有其針對性，因此，在進行高壓送電線路設計時，我們選擇防雷方式首先要明確高壓送電線路遭雷擊跳閘原因

1．高壓送電線路繞擊成因分析。根據高壓送電線路的運行經驗、現場實測和模擬試驗均證明，雷電繞擊率與避雷線對邊導線的保護角、桿塔高度以及高壓送電線路經過的地形、地貌和地質條件有關。山區高壓送電線路的繞擊率約為平地高壓送電線路的3倍。山區設計送電線路時不可避免會出現大跨越、大高差檔距，這是線路耐雷水平的薄弱環節；一些地區雷電活動相對強烈，使某一區段的線路較其它線路更容易遭受雷擊。

2．高壓送電線路反擊成因分析。雷擊桿、塔頂部或避雷線時，雷電電流流過塔體和接地體，使桿塔電位升高，同時在相導線上產生感應過電壓。如果升高塔體電位和相導線感應過電壓合成的電位差超過高壓送電線路絕緣閃絡電壓值，即Uj>u50%時導線與桿塔之間就會發生閃絡，這種閃絡就是反擊閃絡。

三、高壓送電線路設計防雷措施

清楚了送電線路雷擊跳閘的發生原因，我們就可以有針對性的對設計中送電線路經過的不同地段，不同地理位置的桿塔采取相應的防雷措施。

1．加強高壓送電線路的絕緣水平。高壓送電線路的絕緣水平與耐雷水平成正比，加強零值絕緣子的檢測，保證高壓送電線路有足夠的絕緣強度是提高線路耐雷水平的重要因素。我們在設計高壓線路時充分比較各種絕緣子的性能，分析其特性，認為玻璃絕緣子有較好的耐電弧和不易老化的優點，并且絕緣子本身具有自潔性能良好和零值自爆的特點。特別是玻璃是熔融體，質地均勻，燒傷后的新表面仍是光滑的玻璃體，仍具有足夠的絕緣性能，所以設計中我們多考慮采用玻璃絕緣子。

2．降低桿塔的接地電阻。高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成反比，根據各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能地降低桿塔的接地電阻，這是提高高壓送電線路耐雷水平的基礎，是最經濟、有效的手段。對于土壤電阻率較高的疑難地區的線路，則應跳出原有設計參數的框框，特別是要強化降阻手段的應用，如增加埋設深度，延長接地極的使用，就近增加垂直接地極的運用

3．根據規程規定：在雷電活動強烈的地區和經常發生雷擊故障的桿塔和地段，可以增設耦合地線。由于耦合地線可以使避雷線和導線之間的耦合系數增大，并使流經桿塔的雷電流向兩側分流，從而提高高壓送電線路的耐雷水平。

4．適當運用高壓送電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導線電位差超過避雷器的動作電壓時，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發生閃絡。根據實際運行經驗，在雷擊跳閘較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器可達到很好的避雷效果。目前在全國范圍已使用一定數量的高壓送電線路避雷器，運行反映較好，但由于裝設避雷器投資較大，設計中我們只能根據特殊情況少量使用。

四、對安裝線路避霄器、降低桿塔的接地電阻兩方面進行分析

1．安裝線路避雷器。運用高壓送電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導線電位差超過避雷器的動作電壓時，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發生閃絡。我們在雷擊跳閘較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器。

線路避雷器一般有兩種：一種是無間隙型；避雷器與導線直接連接，它是電站型避雷器的延續，具有吸收沖擊能量可靠，無放電時延、串聯間隙在正常運行電壓和操作電壓下不動作，避雷器本體完全處于不帶電狀態，排除電氣老化問題；串聯間隙的下電極與上電極呈垂直布置，放電特性穩定且分散性小等優點；另一種是帶串聯間隙型，避雷器與導線通過空氣間隙來連接，只有在雷電流作用時才承受工頻電壓的作用，具有可靠性高、運行壽命長等優點。一般常用的是帶串聯間隙型，由于其間隙的隔離作用，避雷器本體部分基本上不承擔系統運行電壓，不必考慮長期運行電壓下的老化問題，且本體部分的故障不會對線路的正常運行造成隱患。

2．降低桿塔的接地電阻。桿塔接地電阻增加主要有以下原因：

(1)接地體的腐蝕，特別是在山區酸性土壤中，或風化后土壤中，最容易發生電化學腐蝕和吸氧腐蝕，最容易發生腐蝕的部位是接地引下線與水平接地體的連接處，由腐蝕電位差不同引起的電化學腐蝕。有時會發生因腐蝕斷裂而使桿塔“失地”的現象。還有就是接地體的埋深不夠，或用碎石、砂子回填，土壤中含氧量高，使接地體容易發生吸氧腐蝕，由于腐蝕使接地體與周圍土壤之間的接觸電阻變大，甚至使接地體在焊接頭處斷裂，導致桿塔接地電阻變大，或失去接地。

(2)在山坡坡帶由于雨水的沖刷使水土流失而使接地體外露失去與大地的接觸，

(3)在施工時使用化學降阻劑，或性能不穩定的降阻劑，隨著時間的推移降阻劑的降阻成分流失或失效后使接地電阻增大。

(4)外力破壞，桿塔接地引下線或接地體被盜或外力破壞。高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成反比，根據各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能地降低桿塔的接地電阻，這是提高高壓送電線路耐雷水平的基礎，是最經濟、有效的手段。

(5)為確保線路安全運行，對不同的桿塔型式我們采用+8的園鋼進行了接地網統一設計、統一加工，避免了高山大嶺上進行施工焊接造成工藝質量不合格等的可能，同時也減少了野外工作量，大大降低勞動強度，加快改造速度。通地改造使桿塔地網的接地電阻值大幅度降低，從而使線路的耐雷水平從理論上得到大大提高。

五、結束語

綜上所述，為防止和減少雷害故障，設計中我們要全面考慮高壓送電線路經過地區雷電活動強弱程度、地形地貌特點和土壤電阻率的高低等情況，還要結合原有高壓送電線路運行經驗以及系統運行方式等，通過比較選取合理的防雷設計，提高高壓送電線路的耐雷水平。雷電活動是一個復雜的自然現象，需要電力系統內各個部門的通力合作，才能盡量減少雷害的發生，將雷害帶來的損失降低到最低限度。