關(guān)于高壓架空輸電線路防雷措施的探討

蘭海

(四川省電力公司資陽公司，四川 資陽 641300)

前言：

長期以來，在高壓輸電線路中，因受雷擊而影響線路安全供電的事故常有發(fā)生，這給電網(wǎng)的安全供電帶來了影響。為了保證輸電線路安全供電，采取有效的防雷保護措施是保證電網(wǎng)安全可靠運行的關(guān)鍵。為此，本文作者對高壓輸電線路防雷保護中的裝設(shè)避雷線,降低接地電阻、減少雷擊跳閘等方法進行了闡述。

1.輸電線路防雷的幾個方面

一是在架空輸電線路中可采用避雷線、避雷針或?qū)⒓芸站€路改為地下電纜的方式，來保護線路導(dǎo)線不遭受直接雷擊。二是需改善避雷線的接地或適當(dāng)加強線路絕緣，使桿塔或避雷線在遭受到雷擊后不使線路絕緣發(fā)生閃路。三是將電網(wǎng)中性點采用非直接接地方式，使絕緣受到?jīng)_擊發(fā)生閃絡(luò)也不會轉(zhuǎn)變?yōu)閮上喽搪饭收?，避免?dǎo)致線路跳閘。四是對輸電線路可采取自動重合閘裝置或用雙回路式環(huán)網(wǎng)供電的形式，使線路即使跳閘也不中斷供電

2.裝設(shè)避雷線，降低接地電阻

架空輸電路裝設(shè)避雷線，可防止雷電直擊導(dǎo)線，在導(dǎo)線上產(chǎn)生過電壓危及線路絕緣。裝設(shè)避雷線后，當(dāng)線路被雷擊時，雷電流即沿避雷線經(jīng)接地引下線進入大地。雷電流經(jīng)桿塔接地電阻流入大地時，會產(chǎn)生壓降，當(dāng)接地電阻數(shù)小時，反擊電壓也小，從而可保證線路安全運行。對于裝設(shè)避雷線的輸電線路，在一般土壤電阻率地區(qū)，其耐雷水平不宜低于表1中數(shù)據(jù)。

表1 有避雷線的架空線路桿塔的工頻接地電阻

2.1.降低接地電阻方法

為了降低桿塔接地電阻，首先應(yīng)盡可能用桿塔金屬基礎(chǔ)、鋼筋水泥基礎(chǔ)、混凝土桿的底拉、卡盤等自然接地。當(dāng)接地電阻不能滿足需求時，再增加人工接地體。

接地體盡可能埋設(shè)土壤電阻率較低的土層內(nèi)，可以用接地帶引接，長度不宜超過60m。此外，對于土壤電阻率極高處，可考慮采用換土方法，或用化學(xué)處理法、用長效降阻劑(長效降阻劑屬于有機類降阻劑)及用無機類降阻劑、木質(zhì)素降阻劑等。有避雷線的線路，每基桿塔的工頻接地電阻在雷雨季干燥時不宜超過表2中的數(shù)值。

表2 有避雷線的輸電線路的耐雷值

如土壤電阻率很高，接地電阻很難降低到30Ω時，可采用6～8根總長度不超過500m的放射形接地體，或連續(xù)伸長接地體，其接地電阻不受限制。

2.2.裝設(shè)避雷線方式

過電壓保護規(guī)程規(guī)定:330～500kV線路應(yīng)采取雙避雷線，220kV線路也采用雙避雷線。桿塔上避雷線對邊導(dǎo)線的保護角通常采取20°～30°，330kV 及 220kV 雙避雷線的保護角通常采取20°左右。

110kV及以上線路，通常應(yīng)沿全線裝設(shè)避雷線，在雷電活動特殊強烈的地區(qū)，宜裝設(shè)雙避雷線。66kV線路，當(dāng)經(jīng)過地區(qū)年平均雷暴月在30日以上時，也宜沿全線裝設(shè)避雷線，保護角通常應(yīng)在25°左右。對于35 kV及以下的水泥桿或鐵塔線路，通常不沿全線架設(shè)避雷線，但仍然需要逐基桿塔接地。因為若有一相導(dǎo)線因雷擊閃絡(luò)接地，一定程度可以防止其它兩相進一步閃絡(luò)。

3.減少雷擊跳閘的保護措施

3.1.線路交叉跨越時的保護措施

對線路互相交叉跨越電壓較低的線路，為保證雷擊交叉檔距使交叉點不發(fā)生閃絡(luò)，交叉距離應(yīng)符合規(guī)程要求。對交叉檔一般需采取以下保護措施:a.交叉檔兩端的水泥桿或鐵塔，不論有無避雷線，均應(yīng)將桿塔接地。b.交叉檔兩端為木桿或木橫擔(dān)的水泥桿且無避雷線，應(yīng)在桿上裝設(shè)管型避雷器或保護間隙。c.交叉檔兩端為桿的低壓線路或通訊線路時，應(yīng)在桿上裝設(shè)保護間隙。

3.2.裝設(shè)線路自動重合閘

線路絕緣子在雷擊閃絡(luò)后，通常能在線路跳閘后自動恢復(fù)絕緣性能，所以自動重合閘的成功率可達75%～95% ，35 kv及以下輸電線路略低些。少雷區(qū)的110 kv線路通常不沿全線架設(shè)避雷線，但應(yīng)裝設(shè)自動重合閘，以防萬一雷擊跳閘時停電。高土壤電阻率地區(qū)的輸電線路雷擊后容易產(chǎn)生絕緣子閃絡(luò)，因此也必須裝設(shè)自動重合閘。

在中性點直接接地電網(wǎng)中，絕大多數(shù)雷擊是單相閃絡(luò)，若采用單相重合閘，可以減少斷路檢修工作量，并提高供電可靠性。

3.3.加強線路絕緣

加強線路絕緣可提高耐雷水平和直接降低建弧率，這對于降低線路跳閘率有利的。對于個別高桿塔，在充分降低接地電阻前提下，再考慮由于高桿塔本身電感增大而使雷擊桿塔頂電位升高的因素，適當(dāng)增加絕緣進行補償。設(shè)計規(guī)程規(guī)定，對有避雷線保護的線路，標(biāo)桿塔高度超過40m，每超過10m高度，應(yīng)增加1片絕緣子；對無避雷線保護桿塔高度超過40m，若采用保護間隙或管型避雷保護的也應(yīng)增加1片絕緣子。

3.4.采用中性點消弧線圈接地

宜采用電力網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地或自動重合裝置，以減少停電次數(shù)。

3.5.增加耦合地線

耦合地線雖然不能減少繞雷率，但在雷擊桿頂時能起分流作用和耦合作用。經(jīng)驗證，增加耦合作用地線的線路，雷擊跳閘率約降低1/2。但目前運行的線路上裝設(shè)耦合地線時，要驗算桿塔強度，對導(dǎo)線和地面的距離，還應(yīng)驗算平時耦合地線與導(dǎo)線不同擺動后的距離。因此，在裝設(shè)單避雷線和雙避雷線或降低接地電阻有困難時，才架設(shè)耦合地線。

3.6.加裝避雷器

線路上裝避雷器后，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時，雷電流的分流將發(fā)生變化，一部分雷電流從避雷線傳入相臨桿塔，一部分經(jīng)塔體入地，當(dāng)雷電流超過一定值后，避雷器動作加入分流。雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時，由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用，將分別在導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。因避雷器的分流遠遠大于從避雷線中分流的雷電流，這種分流的耦合作用將使導(dǎo)線電位提高，使導(dǎo)線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，絕緣子不會發(fā)生閃絡(luò)。因此，線路避雷器具有很好的鉗電位作用，這也是線路避雷器進行防雷的明顯特點。

以往輸電線路防雷主要采用降低塔體接地電阻的方法，在平原地帶相對較容易，對于山區(qū)桿塔，則往往在4個塔角部位采用較長的輻射地線或打深井加降阻劑，以增加地線與土壤的接觸面積，降低電阻率，在工頻狀態(tài)下接地電阻會有所下降。但遭受雷擊時，因接地線過長會有較大的附加電感值，雷電過電壓的暫態(tài)分量L·dI/dt會加在塔體電位上，使塔頂電位大大提高，更容易造成塔體與絕緣子串的閃絡(luò)，反而使線路的耐雷水平下降。因線路避雷器具有鉗電位作用，對接地電阻要求不嚴(yán)，對山區(qū)線路防雷比較容易實現(xiàn)。加裝避雷器前后線路的耐雷水平與桿塔沖擊接地電阻的關(guān)系如圖1所示。在圖1中,不難發(fā)

圖1 線路賴?yán)姿絀W與桿塔沖擊接地電阻的關(guān)系

現(xiàn)加裝線路避雷器對防雷效果是十分明顯的。根據(jù)電業(yè)局山區(qū)桿塔逐年增多的實際情況,采用加裝避雷器對山區(qū)防雷的方法是十分必要的。

結(jié)束語

總之，在架設(shè)高壓輸電線路中，防雷措施是必不可少的重要環(huán)節(jié)，它可以減少雷擊的機會，降低線路供電雷擊跳閘事故的發(fā)生，提高線路耐雷水平是確保線路暢通的主要途徑，也是提高線路安全運行的可靠性，從而保證電網(wǎng)連續(xù)供電的目的。

[1]DL/T621-1997.交流電氣裝置的接地[S].

[2]姜德華,高翔.輸電線路防雷改進措施的研究[A].2007云南電力技術(shù)論壇論文集[C].2007年.

[3]茍文勇.芻議架空輸電線路防雷保護措施[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2010年.