山區輸電線路防雷技術的探討

黃俊凱

摘 要：輸電線路雷擊跳閘故障嚴重影響了線路的安全運行。輸電線路雷擊會導致線路被絕緣擊穿，這種過電壓也可分為直擊雷過電壓和感應雷過電壓。雷擊使大地感應電荷中和雷云中的異種電荷，不管是反擊和繞擊都嚴重危害線路安全運行，只有采用針對性強的防雷措施才能達到很好的防雷效果。本文說明了山區輸電線路雷擊的原因，闡述了山區有效防止輸電線路遭受防雷的具體措施。

關鍵詞：山區；輸電線路；防雷技術

中圖分類號：TM863 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0128-01

電力工業和廣大人民群眾的日常生活密切相關。輸電線路縱橫交錯延綿不斷地分布在曠野上，千交萬化的自然界氣候使得輸電線路防雷難度逐漸增大。尤其是雷擊事故在輸電線路的故障占比重最大。因山區線路地形情況十分復雜，安全可靠供電需要有穩定的輸電線路做保障。研究輸電線路的防雷不僅能夠減少線路跳閘等事故，而且也有利于保障電力系統的安全運行。

1 山區輸電線路雷害原因分析

1.1 維護不到位

因線路運行維護或者說對線路的基本狀況不掌握，采用降阻劑接地網致使防雷系統不能有效地發揮作用。

1.2 計算不精準

有的桿塔電位大大升高，當塔硬與導線之間的電位差超過線路絕緣的沖擊放電電壓時會導致雷電反擊。桿塔接地電阻過大導致降阻劑的流失，塔頂電位升高越大越容易對導線放電引起反擊。

1.3 地形的影響

山區線路桿塔塔位容易受腐蝕或損壞，其耐雷能力降低，且傾斜山坡的百山坡的傾角也會大大增加繞擊概率。

1.4 線路保護角的設計問題

保護角是地線對水平面的垂線和地線與導線或分裂導線最外側子導線連線之問的夾角。負保護角是地線和邊導線的外側連線與地線鉛垂線之間的夾角，稱為負保護角。當線路桿塔上地線對邊導線的保護角超過30°就增大了防雷的難度。由于施工技術的問題，往往會出現單地線線路保護角宜大于25°；還有的地區桿塔上地線對導線沒有設負保護角，一些線路在運行多年以后，普遍出現線路絕緣水平下降得現象，尤其是局部地區雷電活動強烈的山區，雷擊事故不斷發生。

2 山區輸電線路防雷技術

2.1 加大對雷電監測

在實際中，我們應加大運行維護力度。一是開展對110kV及以上線路桿塔接地電阻進行普測和維護改造工作。二是降阻手段的應用。雷擊閃絡中單相閃絡比較多見，因此故障巡查時應把全區段查完。實時對110kV及以上輸電線路的雷電監測系統，目的能準確定位雷擊桿塔。巡線人員大大節省巡線人員的故障巡視時間，及時通過對雷電定位系統的統計分析為做好防雷工作提供保證。

2.2 計算輸電線路耐雷水平

在同一桿塔上，高度不等橫擔上的導線及避雷線排列位置不同，當雷擊導線按三角形或垂直排列的桿塔頂部時耦合系數最小的下導線的酎雷水平最高，距避雷線耦合系數最大的上導線耐雷水平最低。在計算雷擊跳閘率時，首先應該計算雷擊跳閘率。反擊雷過電壓主要與絕緣強度和桿塔接地電阻有關，繞擊雷過電壓主要與線路防雷保護方式，桿塔高度有關，山區線路選擇良好的防雷走廊可以降低按地電阻是最有效的防雷措施。對線路的接地電阻情況，采用降阻劑處理接地網連接不良、土壤中接地裝置腐蝕嚴重等缺陷。許多不利的地形因素使導線繞擊區域明顯增大.其次是應該根據高壓送電線路的運行經驗、現場實測和模擬試驗進行計算，如果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就會發生閃絡。為此，在實際實施中，我們要以提高耦合系數k的方法作為提高線路耐雷水平的主要手段。

3 避免外界因素的影響

3.1 架設避雷線

架設避雷線時，首先要選用科學的方法。自然接地法適用于接地困難的路基段，而間隔接地改造和部分絕緣改造利用PSCAD/EMTDC仿真技術可以確定合理的避雷線接地改造方案。接地改造后未改造支柱耐雷水平幾乎不受影響，并且當反擊過電壓閃絡演變成感應過電壓閃絡時，無論避雷線的等級高低無法減少雷擊跳閘率?？梢?，采用避雷線絕緣會造成行車事故威脅人身安全。其次是升高PW線，有助于提高接觸網耐雷水平，接觸網架設避雷線后不但降低了支柱的接地電阻，而且也是防止反擊的主要措施。降低支柱接地電阻需要采用間隔接地改造方式來進行，在接觸網防雷時必須通過接地電阻較大的支柱進行分流，這樣還可以降低工程費用。

3.2 降低桿塔接地電阻

加裝旁路地線可以大大減少雷電直擊導線的概率，也可以減少繞擊導線的概率，或者是通過避雷線的分流作用提高線路的耐雷水平。開展對110kV及以上線路桿塔接地電阻的改造，對新建線路桿塔要選用接地模塊、導電水泥等方法，這也是減少電感和接地電阻都是提高耐雷水平的重要手段。耦合地線可降低導一地線的電位差，從而降低雷電繞擊率。雷擊桿塔時可以減小塔頂電位升高，因此對于接地阻值過大的地網，可采取增加地網輻射線滿足線路運行要求。對于新設計的線路，除了要合理選擇塔型及保護角，還要保證輸電設備有足夠的絕緣強度。

4 減小保護角或者采用負角保護

避雷線和邊相導線的連線與經過避雷線的鉛垂線之間的夾角被稱為保護角，減小保護角將會延長上端地線橫擔，使地線比導線更為“突出”，可起到減少“繞擊”作用。 安裝單針負用保護，預防桿塔部位繞擊雷的發生，據查閱相關資料，該針安裝時沿桿塔頂位地線支架（地擔）向線路外側水平伸出，安裝后要試運行。該措施必須保障桿塔接地電阻值較小，才能保證針尖落雷時桿頂電位升高不大，否則將取到相反的引雷作用。

參考文獻

[1]劉 靖，劉明光，屈志堅，等.接觸網雷擊跳閘率的新算法[J].中國鐵道科學，2010，31（2）：73～78.

[2]趙紫輝，吳 廣，曹曉斌，等.基于電氣幾何模型的接觸網避雷線架設高度的計算方法[J].中國鐵道科學，2011，32（6）：89～93.

[3]邵 立，王國梁，白裔峰.高速鐵路接觸網防雷措施及建議[J].鐵道工程學報，2012（10）：80～83.

[4]劉亞新.輸電線路反事故技術措施實施細則及條文說明.中國電力出版社，2012（03）.

[5]蘇 杰，谷山強，趙 淳，等.高速鐵路牽引網暴露弧面法直擊雷跳閘率計算[J].中國電機工程學報，2015，35（19）：5103～5113.

收稿日期：2018-9-15