高壓送電線路防雷措施分析

劉釗+徐翠竹+劉洪志

摘 要：送電線路是電力系統輸送電能的載體，巨大的電能都是通過它把各個變電站和各重要用戶連接起來，是連接各個變電站、各重要用戶的紐帶。送電線路的安全運行，直接影響到了電網的穩定和向用戶的可靠供電。本文對高壓送電線路防雷現狀，以及雷擊送電線路跳閘的原因，進行分析與研究，選擇出合理的防雷方式，進行設計送電線路的防雷，以期把送電線路耐雷水平提高上來。

關鍵詞：高壓送電線路；接地；防雷

架空送電線路是電力網及電力系統的重要組成部分。由于它暴露在自然之中，故極易受到外界的影響和損害，其中最主要的一個方面是雷擊。架空送電線路所經之處大都為曠野或丘陵、高山，送電線路長，遭遇雷擊的機率較大。電網中的事故以送電線路的故障占大部分，送電線路的故障又以雷擊跳閘占的比重較大，尤其是在山區的送電線路中，線路故障基本上是由于雷擊跳閘引起的，據運行記錄，架空輸送電線路的供電故障一半是雷電引起的，所以防止雷擊跳閘可大大降低輸電線路的故障，進而降低電網中事故的發生頻率。綜合分析運用安裝線路的避雷器，從而使桿塔接地電阻降低，結合防止雷擊形式，采納真正切實可行，而又具有實際效果的最佳方式。

1 送電線路防雷現狀

發生雷電時，不僅產生巨大的機械力作用，雷電產生的高溫和高壓，以及高頻電磁脈沖，就是最大的災害源，往往造成火災，使信息系統癱瘓，爆炸和損毀建筑物等次生災害，在雷電災害的重災區范圍之內，87.6天為年平均雷暴日數，部分地區高達127天年雷暴日數。嚴重損害了國家利益和人民生命財產。

目前輸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，其運行維護工作中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。

2 高壓送電線路雷擊原因

桿塔的接地電阻和雷電流強度，以及線路絕緣子的50%放電電壓；還有架空地線的有無，這四個因素是主要影響高壓送電線路遭受雷擊事故的原因所在。

2.1 分析高壓送電線路繞擊的成因

通過現場實測和模擬試驗，以及高壓送電線路的運行經驗得知，桿塔高度、避雷線對邊導線的保護角，以及高壓送電線路經過的地質條件和地形，以及地貌，這些條件影響雷電繞擊率。山區高壓送電線路的繞擊率遠遠大于平地高壓送電線路，約是平地高壓送電線路的3倍。山區設計送電線路時，耐雷水平較差的地方在于，會出現大跨越和大高差檔距是不可避免的；在雷電活動出現相對強烈的一些地區，較易出現遭受雷擊的現象。

2.2 分析高壓送電線路反擊成因

塔桿或頂部，以及避雷線被雷擊時，塔體和接地體就會有雷電電流流過，造成升高桿塔電位，同時感應過電壓會在相導線上產生。如果送電線路絕緣閃絡電壓值小于塔體電位的升高，以及相導線感應過電壓合成的電位差高壓，閃絡就會在導線與桿塔之間發生，這就是反擊閃絡。

3 高壓送電線路防雷措施

3.1 加強高壓送電線路的絕緣水平

高壓送電線路的絕緣水平會隨著耐雷水平的升高而升高，反之亦然。因此加強檢測零值絕緣子，從而使高壓送電線路足夠的絕緣強度得到保證，這非常有利于線路耐雷水平的提高。

3.2 把桿塔的接地電阻降低

3.2.1 垂直接地體法。在接地裝置的射線上，每隔10米，把長度不小于0.6米的垂直接地體進行設置，宜采用放熱焊接垂直接地體，并且應牢固的與接地射線焊接到一起。

3.2.2 集中接地法。在鐵塔周圍，挖一圈60cm的溝，在溝內每隔3米，設一1.2米鍍銅鋼棒的垂直接地體，用Ф10的鍍銅鋼絞線連接所有的垂直接地體，再連接到鐵塔的接地引線上。

3.2.3 新型接地材料。隨著科學技術的不斷發展，在實際工程中，各種新型材料被廣泛的應用。傳統的桿塔接地被采用，垂直接地體采用鍍鋅角鋼、水平接地體為鍍鋅圓鋼。焊接連接在接地體之間被采用。傷害了焊接部位的材質，造成整個地網易腐蝕，具有用量較大的接地材料和施工現場難度大，以及接地電阻大和接地施工面積大，還有后期具有較大量的維護工作等，這些是這種方式的缺點。

桿塔接地電極選擇新型鍍銅鋼接地棒，水平接地線采用鍍銅鋼絞線，放熱焊接采用聯結方式，會使桿塔接地電阻有效的減小，同時由于接地系統整體電感低，造成減小實際沖擊接地電阻，使由于高電感反擊，傳統鋼接地體的鐵塔設備或線路的情況減少。平提高上來的方式。

3.3 運用高壓送電線路的避雷器

安裝避雷器，當避雷器的動作電壓小于桿塔和導線的電位差時，避雷器的分流就會加入，從而保證絕緣子的閃絡現象不出現。就實際運行經驗來看，在頻繁出現雷擊跳閘的較高壓送電線路上，為提高避雷效果，采取選擇性安裝避雷器是最有效的措施。線路避雷器一般有無間隙型和帶串聯間隙型兩種：無間隙型避雷器直接連接導線，它是電站型避雷器的替代品，具有可靠的吸收沖擊能量，在沒有放電的情況下，會延、串聯間隙，電壓和操作電壓，在正常運行下不動作，避雷器本體則不帶電，電氣老化問題被排除；垂直布置串聯間隙的下電極與上電極，具有穩定的放電特性，以及分散性小等優點；帶串聯間隙型避雷器憑借空氣間隙連接導線，在雷電流作用時，它起著把工頻電壓承受下來的作用，優點是可靠性高和運行壽命長等。在實際中，帶串聯間隙型避雷器一般是常用的，由于其間隙發揮著隔離作用，系統運行電壓，避雷器本體部分基本上不承擔，因此長期運行電壓下的老化問題可以不必考慮在內，而且本體部分的故障不會影響線路的正常運行。把線路避雷器安裝以后，當雷擊輸電線路時，分流雷電流的情況，將發生變化，通過避雷線，一部分雷電流傳入相臨桿塔，一部分通過塔體流入大地，當雷電流超過一定值后，分流就會加入到避雷器的動作當中。通過避雷器，大部分的雷電流流入導線和相臨桿塔。在避雷線和導線中，雷電流流經時，電磁感應在導線間產生，導致耦合分量在導線和避雷線上產生。因為避雷線中分流的雷電流遠遠小于避雷器的分流，這種分流的耦合作用會提高導線的電位，造成絕緣子串的閃絡電壓，大于導線和塔頂之間的電位差，閃絡不會在絕緣子中發生，因此，線路避雷器的鉗電位作用得到充分的發揮，這就是線路避雷器防雷的原理。

3.4 增設耦合地線

在雷電活動強烈的地區，以及桿塔和地段經常出現雷擊故障的，根據規程規定需要把耦合地線進行增設。由于耦合地線會增大避雷線和導線之間的耦合系數，會向兩側分流流經桿塔的雷電流，使高壓送電線路的耐雷水平得到提高。

3.5 采用多支外引式接地裝置

如果有導電良好及不凍的河流湖泊在接地裝置附近，那么宜采用此法。但在設計和安裝時，必須把連接接地極干線自身電阻所帶來的影響充分的考慮到，因此，外引式接地極不宜超過100m的長度。

總之，雷電活動這個自然現象，具有復雜性，需要在電力系統內各個部門的通力合作下，才能把雷電傷害事故盡量減少，最低限度的降低雷電傷害事故帶來的損失。

參考文獻

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