接地模塊在架空輸電線路防雷改造中的應用

潘學斌

（安徽順安電力架線勞務有限公司，安徽 合肥 230601）

雷電對電力線路的影響非常大，據(jù)統(tǒng)計，高壓線路運行的總跳閘次數(shù)中，由于雷擊事故的次數(shù)約占（50～70）%。尤其是在多雷、土壤電阻率高、地形復雜的山區(qū)，雷擊輸電線路而引起的事故率更高。以我公司運行線路為例，自2003年至今我公司運行線路1350公里，共發(fā)生雷擊跳閘次數(shù)為29次

各種故障類型比例分析∶

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其中龍政線故障跳閘次數(shù)統(tǒng)計∶

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龍政線故障類型分析∶

由上圖可知∶冰閃、污閃集中發(fā)生于2004、2005年份，經(jīng)過技改項目的實施，取得了顯著的效果。而由于雷擊的不可控性，雷擊跳閘事故時有發(fā)生。

我公司按照國網(wǎng)公司《反事故措施》進行了多次技改項目，包括在線路上安裝可控避雷針和側(cè)向避雷針。

1.2 雷擊造成的危害

從表1所列2002～2004年全國電網(wǎng)故障次數(shù)統(tǒng)計知，華中電網(wǎng)因雷擊造成的事故約占其事故總數(shù)的58.3%。

中原油田橫跨河南、山東二省交界處，而河南處于華中電網(wǎng)的末端，僅黃河以北地區(qū)就有110kV輸電線路13條196.24km，35kV輸配電線路90條880km，6kV線路80條240km，是河南省第一大電力用戶。據(jù)統(tǒng)計，中原油田所在地年平均雷電日約為30天，局部易落雷區(qū)(如11OkV李拐變電站附近的采油二廠區(qū)域)年雷電日有時能達到45天以上。因此，油田電力線路的防雷保護仍然是防止線路事故的重點。

架空線雷害事故的形成通常要經(jīng)歷4個階段∶

1)輸電線路受到雷電過電壓的作用；

2)輸電線路發(fā)生閃絡；

3)輸電線路從沖擊閃絡轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電壓；

4)線路跳閘，供電中斷。

針對雷害事故形成的4個階段，現(xiàn)代輸電線路在采取防雷保護措施時，要做到“四道防線”，即防直擊，就是使輸電線路不受雷直擊，措施是沿線路裝設避雷線；防閃絡，就是使輸電線路受雷后絕緣不發(fā)生閃絡，措施是加強線路絕緣、降低桿塔的接地電阻；防建弧，就是使輸電線路發(fā)生閃絡后不建立穩(wěn)定的工頻電弧，措施是系統(tǒng)采用消弧線圈接地方式、在線路上安裝避雷器等；防停電，就是使輸電線路建立工頻電弧后不中斷電力供應，措施是裝設自動重合閘等。

2 避雷措施

根據(jù) 《工業(yè)與民用電力裝置的過電壓保護設計規(guī)范》(GBJ64一S3)，目前中原油田電力架空線路采取的主要防雷措施有以下幾種。

2.1 架設避雷線

架設避雷線是輸電線路防雷保護的最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導線，同時還具有以下作用∶

1)分流作用，以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位；

2)通過對導線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓；

3)對導線的屏蔽作用還可以降低導線上的感應過電壓。

通常來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好，而且避雷線在線路造價中所占的比重也愈低。標準規(guī)定，220kV及以上電壓等級的輸電線路應全線架設避雷線，110kV線路一般也應全線架設避雷線，35 kV線路不宜全線架設避雷線，一般在變電所的進線段架設1～2km的避雷線，同時按照要求做好桿塔的接地。

為了提高避雷線對導線的屏蔽效果，減小繞擊率，避雷線對邊導線的保護角盡量做得小一些，一般采用 20°～30°。

為了降低接地電阻，同時也防止不法分子破壞，通常把避雷線在每基桿塔處進行了接地。

2.2 降低桿塔接地電阻

降低桿塔接地電阻可以減小雷擊桿塔時的電位升高，這是配合架設避雷線所采取的一項有效措施。標準要求，有避雷線的線路，每基桿塔的工頻接地電阻在雷季干燥時不宜超過表2所列數(shù)值。

2.3 采用中性點非有效接地方式

在7個110kV變電站的35kV系統(tǒng)采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的方式。這樣可使由雷擊引起的大多數(shù)單相接地故障能夠自動消除，不致引起相間短路和跳閘。而在二相或三相落雷時，由于先對地閃絡的一相相當于一條避雷線，增加了分流和對未閃絡相的耦合作用，使未閃絡相絕緣上的電壓下降，從而提高了線路的耐雷水平。

2.4 加強線路絕緣

由于輸電線路個別地段采用大跨越高桿塔（如∶跨河、跨路桿塔），這就增加了桿塔落畦的機會。高塔落雷時塔頂電位高，感應過電壓大，而且受繞擊的概率也較大。為提高線路絕緣，降低線路跳閘率，我們近年來已經(jīng)陸續(xù)把110kV和35kV合成絕緣子。35kV和6kV配電線路多采用沖擊閃絡電壓較高的瓷橫擔來降低雷擊跳閘率。

2.5 裝設自動重合閘裝置

由于線路絕緣具有自恢復性能，大多數(shù)雷擊造成的閃絡事故在線路跳閘后能夠自行消除。因此，安裝自動重合閘裝置對于降低線路的雷擊事故率具有較好的效果。據(jù)統(tǒng)計，我國110kV及以上的高壓線路重合閘成功率達75%～95%，35kV及以下的線路成功率約為50%～80%。因此，油田變電站在各個電壓等級的架空線路上都安裝了自動重合閘裝置。

2.6 安裝線路避雷器

即使在全線架設避雷線，也不能完全排除在架空線上出現(xiàn)過電壓的可能性，安裝線路避雷器后，當雷擊過電壓超過避雷器的保護水平時避雷器便動作，給雷電流提供一個低阻抗的通路，使其泄放到大地，從而限制了電壓的升高，保障了線路、設備安全。目前，我們在35kV和6kV配電線路所有的配電變壓器一次側(cè)均安裝了ZnO避雷器。部分35kV聯(lián)絡線出口處安裝了放電間隙。

3 結語

架空線的防雷從工程設計階段就要認真加以考慮，應根據(jù)本地的實際情況，采取切實可行的防雷方案，選用質(zhì)量可靠的電氣設備和可靠性高的防雷設備，同時，真正按照等電位的原則，做好符合要求的共用接地網(wǎng)，綜合考慮防雷與接地，只有這樣，輸電線路和設備才能避免遭受雷擊。