防雷保護(hù)技術(shù)在35KV架空線路工程中的應(yīng)用

吳金洪

（四川省內(nèi)江電業(yè)局安全監(jiān)察部，四川 內(nèi)江 641000）

根據(jù)過(guò)電壓形成的物理過(guò)程，雷電過(guò)電壓可以分為兩種。一是直擊雷過(guò)電壓。它是雷電直接擊中桿塔、避雷線或?qū)Ь€引起的線路過(guò)電壓。二是感應(yīng)雷過(guò)電壓。它是在雷擊線路附近大地，由于電磁感應(yīng)在導(dǎo)線上產(chǎn)生的過(guò)電壓。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明.直擊雷過(guò)電壓對(duì)電力系統(tǒng)的危害最大，感應(yīng)雷過(guò)電壓只對(duì)35kV及其以下的線路有威脅。

按照雷擊線路部位的不同，直擊雷過(guò)電壓又分為兩種情況。一種是雷擊線路桿塔或避雷線時(shí)，雷電流通過(guò)雷擊點(diǎn)阻抗使該點(diǎn)對(duì)地電位大大升高。當(dāng)雷擊點(diǎn)與導(dǎo)線之間的電位差超過(guò)線路絕緣的沖擊放電電壓時(shí)，會(huì)對(duì)導(dǎo)線發(fā)生閃絡(luò)，使導(dǎo)線出現(xiàn)過(guò)電壓。因?yàn)檫@時(shí)桿塔或避雷線的電位(絕對(duì)值)反而高于導(dǎo)線，故通常稱為反擊。另一種是雷電直接擊中導(dǎo)線(無(wú)避雷線時(shí))或繞過(guò)避雷線(屏蔽失效)擊中導(dǎo)線，直接在導(dǎo)線上引起過(guò)電壓，后者通常稱為繞擊。

雷擊線路可能導(dǎo)致兩種破壞性后果。一是使線路發(fā)生短路接地故障。雷電過(guò)電壓的作用時(shí)間雖然很短 (數(shù)十微秒)，但導(dǎo)線對(duì)地(避雷線或桿塔)發(fā)生閃絡(luò)以后，工頗電壓將沿此閃絡(luò)通道繼續(xù)放電。進(jìn)而發(fā)展成為工繃電弧接地。此時(shí)繼電保護(hù)裝置將會(huì)動(dòng)作，使斷路器跳閘，影響線路正常送電。二是形成沿輸電線路侵人變電站的雷電波，在變電站內(nèi)產(chǎn)生復(fù)雜的折反射過(guò)程，可能使電力設(shè)備承受很高的過(guò)電壓，以致設(shè)備絕緣破壞，造成停電事故。

輸電線路防雷性能的優(yōu)劣，工程上主要用耐雷水平和雷擊跳閘率這兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。耐雷水平是指線路遭受雷擊時(shí)所能耐受的不致引起絕緣閃絡(luò)的最大雷電流幅值 (單位為kA)。耐需水平越高，線路的防雷性能越好，雷擊跳閘率是指在折算至年雷電日數(shù)為40的標(biāo)準(zhǔn)條件下，每百千米線路拜年因雷擊引起的線路跳閘次數(shù)，單位為：次/百千米·年。擊跳閘率是衡量線路防雷性能的綜合性指標(biāo)。

1 雷電過(guò)電壓種類

1.1 感應(yīng)過(guò)電壓

在雷云對(duì)地放電過(guò)程中，放電通道周圍的空間電磁場(chǎng)將發(fā)生急劇變化。因而當(dāng)雷擊輸電線附近的地面時(shí)，雖未直擊導(dǎo)線，由于雷電過(guò)程引起周圍電磁場(chǎng)的突變，也會(huì)在導(dǎo)線上感應(yīng)出一個(gè)高電壓來(lái)，這就是感應(yīng)過(guò)電壓。感應(yīng)過(guò)電壓包含靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩個(gè)分量，一般以靜電感應(yīng)分量為主。

由于感應(yīng)過(guò)電壓對(duì)各相導(dǎo)線來(lái)說(shuō)基本相同，所以不會(huì)發(fā)生相間閃絡(luò)。又由于感應(yīng)過(guò)電壓是因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的，其極性與雷云電荷，即與雷電流的極性正相反.因而絕大部分感應(yīng)過(guò)電壓是正極性的，這一點(diǎn)與直擊雷過(guò)電壓不同。另外，感應(yīng)過(guò)電壓的波形較直擊雷過(guò)電壓更平緩，波頭由幾微秒至幾十微秒，波尾則可達(dá)數(shù)百微秒。避甫線由于對(duì)導(dǎo)線有屏蔽作用，因而能降低導(dǎo)線卜的感應(yīng)過(guò)電壓幅值。避雷線與導(dǎo)線間的輛合系數(shù)越大，導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓就越低。

1.2 雷擊導(dǎo)線過(guò)電壓

無(wú)避雷線的線路，當(dāng)雷閃放電過(guò)分靠近線路時(shí)，發(fā)生的就不是雷擊地面的感應(yīng)過(guò)電壓，而是雷電直擊導(dǎo)線的過(guò)電壓。在我國(guó)110kV及其以上線路一般都架有避雷線，以免導(dǎo)線直接遭受雷擊，但由于各種偶然因素的影響，仍有可能發(fā)生避雷線屏蔽失效.雷電繞過(guò)避雷線而擊中導(dǎo)線的情況，通常稱繞擊。

1.3 雷擊塔頂過(guò)電壓

雷擊塔頂 (包括雷擊塔頂附近的避宙線)時(shí)，桿塔電感與接地電阻的存在將使塔頂電位瞬時(shí)升高，其電位絕對(duì)值甚至大大超過(guò)導(dǎo)線電位，引起絕緣子串閃絡(luò)，即反擊，造成線路跳閘，同時(shí)在線路上形成向線路兩側(cè)傳播的過(guò)電壓波，過(guò)電壓波侵人發(fā)電廠、變電站。

2 防雷保護(hù)措施

2.1 選擇典型的防雷保護(hù)接線

防止35kV線路直擊雷和進(jìn)行波最有效的方法是架設(shè)避雷線。但因雷擊避雷線時(shí)，避雷線上產(chǎn)生的電位相當(dāng)高，35kV線路的絕緣水平承受不了這個(gè)高電壓，容易造成反擊，同樣會(huì)引起線路跳閘，同時(shí)避雷線線路造價(jià)又高，因此，35kV線路只在變電所進(jìn)——出線段，根據(jù)變壓器容量，架設(shè)1～2公里避雷線，以限制流進(jìn)避雷器的雷電流和限制入侵波的陡度。但變電所的閥型避雷器不允許通過(guò)太大的雷電流，一般不應(yīng)超過(guò)5kA，再則通過(guò)閥型避雷器的雷電陡度也不允許太大，陡度太大亦即電壓上升速度太快，會(huì)使避雷器來(lái)不及放電，使避雷器沖擊電壓提高，從而作用在被保護(hù)物的電壓也提高了，這就容易破壞設(shè)備的絕緣。為了降低侵入波的峰值和陡度，35kV線路除架設(shè)避雷線外，限制侵入波峰值的辦法是在避雷線兩端桿塔上還加裝管型避雷器或保護(hù)間隙。

2.2 35kV線路防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)要求

2.2.1 降低避雷線桿塔的接地電阻

帶架空地線的桿塔，避雷線要可靠接地。降低避雷線桿接地電阻R是提高線路耐雷水平反擊的有效措施。桿塔的接地裝置，可用φ-10圓鋼用方環(huán)型另加幅射方式布置，埋深不小于0.7m。水泥桿避雷線接地引下線，一般用GJ-35平方鋼絞線與接地裝置相連，不可用預(yù)應(yīng)力水泥桿內(nèi)的配筋作為接地引下線。設(shè)計(jì)允許的留有接地孔螺栓的水泥桿非預(yù)應(yīng)力配筋，可作為接地引下線。

2.2.2 提高線路絕緣水平采用不平衡絕緣方式

35kV系統(tǒng)屬于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，線路受雷擊引起大氣過(guò)電壓，多數(shù)引起單相閃烙接地，而不會(huì)引起開關(guān)跳閘，只有引起兩相絕緣子閃烙后，形成弧光接地短路，才能引起線路開關(guān)跳閘。因此只要加強(qiáng)線路絕緣水平，就不會(huì)引起開關(guān)跳閘，因此最好選用免維護(hù)的35kV硅膠絕緣子串。

在無(wú)避雷線地段，其桿型為上字型三角排列的直線桿塔，中相安裝三片XP-7型懸式絕緣子，而兩邊相安裝4片XP-7型絕緣子，造成絕緣差異。當(dāng)線路受雷擊過(guò)電壓時(shí)，中相絕緣較低，先閃烙放電接地，閃烙后的中相導(dǎo)線相當(dāng)于一條接地線，增加另外兩邊線的耦合作用，使之邊相不再發(fā)生絕緣閃烙，就不會(huì)引起弧光短路使線路開關(guān)跳閘。

2.2.3 桿塔上安裝少一長(zhǎng)針金屬消雷器

在山腳下，河邊無(wú)避雷線的桿塔，因土壤電阻率較高，最容易受直擊雷。在桿塔頂部安裝少—長(zhǎng)針金屬消雷器可以使桿塔免受直擊雷的危害。對(duì)直線單桿安裝一付，雙桿安裝兩付，并用GJ-35鋼絞線可靠接地，接地電阻值不超過(guò)表1值。少一長(zhǎng)針消雷器：長(zhǎng)針用φ14×2000（mm）圓鋼五根，針尖錐度越尖越好，均勻水平排列焊接在 250×5×3000（mm）角鋼上，用Φ18U型抱箍固定在桿頂上。

近幾年，在易受雷擊的桿塔上，中相安裝35kV氧化鋅避雷器，也能起到防雷作用。

2.2.4 35kV線路采用自動(dòng)重合閘裝置

前幾種防雷保護(hù)，只對(duì)較小雷電流有效，對(duì)特大雷電流還是無(wú)能為力的，為此35kV線路采用自動(dòng)重合閘作為補(bǔ)救措施。當(dāng)線路受到雷擊引起相間短路，保護(hù)動(dòng)作使開關(guān)跳閘，經(jīng)一段時(shí)限，自動(dòng)重合閘使開關(guān)重新合閘。如果故障消除，線路可恢復(fù)供電，否則由保護(hù)再次使開關(guān)跳閘。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，線路受雷擊在電弧熄滅后，其電氣強(qiáng)度一般都能很快恢復(fù)，因此采用自動(dòng)重合閘時(shí)，有60～75%的雷擊跳閘事故都能重合成功恢復(fù)供電，這對(duì)保證安全供電起很大作用。

結(jié)束語(yǔ)

雷擊發(fā)生在架空線路附近，或擊在避雷針上會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng)，此交變電磁場(chǎng)的能量將感應(yīng)于線路并作用到設(shè)備上，對(duì)用電設(shè)備造成極大危害。架空線路的施工應(yīng)在滿足有關(guān)規(guī)范、規(guī)定要求的條件同時(shí).要高度注意防雷保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，盡可能的減少人民生命財(cái)產(chǎn)的損失。

[1]李祥超，防雷工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐.2010.

[2]建設(shè)部干部學(xué)院主編.工程電氣設(shè)備安裝調(diào)試工.2009.

[3]應(yīng)偉國(guó)，架空線路狀態(tài)運(yùn)行檢修技術(shù)問(wèn)答.2009.