架空輸電線路防雷措施的研究

曾靈聰++孫宏彪++石榮輝++陳星++熊心

摘 要：近年來江西省電網發展比較迅速，500千伏輸電線路已由2005年的5回總長551公里，發展為如今的52回總長近4000公里。由于線路里程的擴張，線路走廊日趨緊張，很多輸電線路走廊跨越崇山峻嶺和雷擊多發區，極易受到雷害的侵襲。為此，分析雷擊過電壓的種類以及雷擊危害，根據歷年來江西超高壓防雷整治的經驗，提出了一些行之有效的防雷措施。

關鍵詞：輸電線路；雷擊跳閘；防雷措施

引言

江西省地處亞熱帶濕潤季風氣候區，雨量充沛，雷暴活動頻繁，屬于高雷區、強雷區，雷擊災害十分嚴重。有些地方多雷地區線路雷擊跳閘次數可以占到總跳閘次數的40～70%[1]，極大地影響了居民的日常生活和工業用電。因此梳理分析雷害的種類和原因，提出可操作的防護措施，最大限度地減少雷害造成的損失，就顯得尤為必要。

1 雷擊過電壓的種類及雷擊危害

根據過電壓形成的物理過程，在500千伏輸電線路上產生的雷擊過電壓可以分為兩個不同的概念。一種是直擊雷過電壓，分為反擊和繞擊兩種情況。長期的運行經驗表明，超高壓輸電線路跳閘主要不是反擊，而大部分是繞擊引起的。尤其是在地形相對復雜的山區，發生繞擊的概率與平原地區相比遠遠高于反擊。另一種是感應雷過電壓，雷電擊中線路附近的地面，由電磁感應引起導線上的過電壓，幅值一般在300～400千伏左右。

雷電對輸電線路危害最大的是直擊雷過電壓，因為它的峰值很高，可達上百萬伏破壞性很強，在輸電線路上極其容易可能引起絕緣子閃絡、燒傷或擊穿，擊斷導、地線造成跳閘停電事故，更有甚者造成人身傷亡事故。

2 防雷措施的研究

對輸電線路開展防雷治理時，首先應對線路電壓等級、桿塔塔型、所處雷區等級、典型地形、接地電阻等參數進行綜合分析，在此基礎上為線路設置保護措施防止雷電波的入侵，從源頭上降低累計跳閘率。

2.1 裝設避雷線或耦合地線

避雷線就是我們平時所說的架空地線，架設在導線上方，110千伏及以上電壓等級的輸電線路都應全架設避雷線，保護整條線路免遭雷擊，最主要是防止雷電直擊導線，分流雷電流，還有對導線起屏蔽和耦合作用。架空線路裝設避雷線后，雷電流可沿避雷線順著桿塔經接地引下線進入大地，從而保護線路不受雷電侵害。通常來說，線路電壓等級越高，采用避雷線的效果就越好。500千伏及以上輸電線路都架設雙避雷線，而且輸電線路離地面越高，保護角就得越小。對于已經裝設了避雷線的線路，還可以在導線的下方再增加一條架空地線，稱為耦合地線[3]。

2.2 降低桿塔接地電阻

接地電阻值的大小是影響桿頂電位的關鍵性因素。接地電阻越小，一旦遭遇雷擊，雷擊時桿頂電位就越低，對線路造成的過電壓也就會隨之越小，反之則反。隨著輸電線路運行年限的增加，接地網容易出現老化腐蝕等現象，造成接地電阻阻值超過設計值。所以，架空輸電線路要按計劃開展接地電阻檢測，對不合格的予以及時改造。一般來說，常用的降低接地電阻的方法主要有以下六種：（1）延長或增加接地射線；（2）增加人工接地體；（3）集中接地法；（4）換土法；（5）化學處理；（6）深埋接地體法。

2.3 提高架空線路耐雷水平

絕緣性能的好壞，直接決定線路的絕緣水平。因此在滿足線路正常運行和內過電壓要求的前提下，要充分考慮加強線路絕緣，使線路始終滿足架空輸電線路運行規程的要求。一般而言，主要措施有以下四種：（1）在充分降低接地電阻的前提下，個別高桿塔增加絕緣子；（2）把普通絕緣子換成爬電比距更大的絕緣子；（3）定期對絕緣子進行檢測，及時更換低值、零值和破損等不合格的絕緣子；（4）初設時增加預算，新建線路提高設計標準。

2.4 安裝負角保護針

負角保護針適用于220千伏及以上輸電線路，110千伏線路不適合安裝負角保護針。架空線路裝設負角保護針后，就是想利用傳統避雷針的引雷原理，將部分可能繞擊導線的雷電流通過負角保護針引至桿塔成為反擊雷，一句話就是“引繞擊為反擊”。安裝負角保護針的桿塔必須保持較小的接地電阻，并且接地導通良好。

2.5 安裝可控放電避雷針

江西500千伏線路應用的可控放電避雷針，主要由針頭、儲能控制裝置、引下導體及接地四個部分組成。該可控放電避雷針通過動態環和儲能裝置控制針頭電場，使它能夠在雷閃發生前產生向上的先導，從而引發上行雷閃，由于上行雷閃雷電流幅值小，平均小于7千安，陡度低而且不繞擊，故該可控放電避雷針可有效降低雷電繞擊概率，應用前景廣泛，具有極高的推廣價值意義。

2.6 安裝線路避雷器[4]

線路避雷器通常與絕緣子串并聯安裝。當出現不正常電壓時，避雷器將發生動作，起到有效保護輸電線路的作用。當線路在正常工作電壓下運行時，避雷器不會產生任何作用。一旦發生雷擊，絕緣子串兩端的過電壓首先超過避雷器的導通電壓，避雷器就會動作，動作后使一部分雷電流經避雷器流入導線，使絕緣子串兩端電壓得到有效的控制，從而大大減少絕緣子串閃絡的可能性。當過電壓消失后，避雷器迅速恢復原狀，使線路恢復正常工作。

3 防雷工作的建議

（1）雷電危害一方面與雷電活動密切相關，另一方面與塔型、地形、絕緣配置和設備等多種因素有關。因此，防雷工作應認真調查研究，做好地理、氣象、運行情況等數據的統計分析，分析受雷擊的主要原因，因地制宜采取綜合防雷措施。

（2）任何防雷措施都不能徹底地解決雷害問題，要提高防雷認識，多分析多總結，密切和相關科研單位的合作，及時改進現有防雷的措施。

（3）對線路歷年雷擊資料以及各種防雷措施投運后的實際效果進行統計，建立一整套完整詳實的防雷臺賬，為防雷決策提供有力的數據支撐。

4 結束語

雷電活動具有很強的分散性，活動規律也比較復雜，對線路造成的危害不可能完全消除和避免。對此，運維單位首先要積極介入參與對線路的設計，盡可能從設計源頭上采取有效措施降低線路雷擊跳閘率。再者要改進架空線路防雷整治思路，加大對輸電線路防雷的投入，結合線路段的實際積極開展差異化防雷工作。最后必不可少的一環是加大輸電線路的運維力度，加強對雷電活動的監測和預防，做好線路防雷的大修和技改工作，提高輸電線路的健康水平，降低其雷擊跳閘率。

參考文獻

[1]吳偉智.架空輸電線路的防雷措施[J].電氣時空，2009.

[2]曾昭桂.輸配電線路運行和檢修[M].中國電力出版社，2007.

[3]王有才.架空輸電線路雷擊事故的預防及控制[J].科技信息.

[4]江西省電力科學研究院，華中科技大學.江西輸電線路防雷技術深化研究技術報告[R].2011.