淺談輸電線路雷擊跳閘故障及對策

陳東武

【摘 要】輸電線路是電能輸送過程中不可或缺的重要紐帶，是保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，雷擊引起的輸電線路跳閘故障日益增多，嚴(yán)重影響了日常的生產(chǎn)生活與電網(wǎng)的安全運(yùn)行。本文深入分析了輸電線路雷擊故障原因，并對防雷措施展開了探討，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】輸電線路 雷擊 防雷 設(shè)計

1 引言

高空中的雷云在起電、移動和先導(dǎo)放電的過程中經(jīng)常會形成一個斷開的回路，如此一來將會和架設(shè)在高空中的輸電線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)。當(dāng)高空中的雷云對大地放電時，輸電線路中將會產(chǎn)生大量的自由電荷以沖擊波的形式向兩端移動，從而造成雷擊故障。隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，雷擊引起的輸電線路跳閘故障日益增多，嚴(yán)重影響了日常的生產(chǎn)生活與電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此，深入分析輸電線路雷擊故障及防雷措施具有十分重要的意義。

2 輸電線路雷擊故障類型

根據(jù)輸電線路遭受雷擊的閃絡(luò)形式不同，可以將輸電線路雷擊故障大致分為直擊故障和繞擊故障兩種類型。其中直擊故障指的是當(dāng)高空中的雷電直擊到塔頂或者避雷線時，來自空中的雷電會分流，其中一部分雷電通過避雷線和輸電線流在輸電線路中流動，另一部分雷電則會順著桿塔入地，在雷電流入地的過程中桿塔本身的電感以及接地電阻將會導(dǎo)致塔頂?shù)碾妷貉杆偬岣?，從而形成高位電壓，?dāng)塔頂電位與導(dǎo)線上形成的高位電壓差大于絕緣子串的50%雷電放電電壓時，桿塔上的絕緣子串就會發(fā)生從桿塔到導(dǎo)線的閃絡(luò)。這種情況下產(chǎn)生雷擊故障常被稱為直擊故障；而繞擊故障則指的是高空中的雷云經(jīng)過輸電線路時，其對大地的房地將會和架空輸電線路產(chǎn)生感應(yīng)，如此一來就很容易繞過桿塔直接通過輸電線路產(chǎn)生瞬間高壓，造成輸電線路的電位提高。當(dāng)輸電線路的電位和桿塔之間的電位差達(dá)到一定程度時，絕緣子串就會產(chǎn)生瞬間電流，從而造成雷擊故障。值得注意的是，在實(shí)踐中由于輸電線路基本上都設(shè)置有避雷線，因此雷云繞擊到架空線路的可能性較低，但是一旦產(chǎn)生繞擊，其所帶來的影響都遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過直擊故障。

3 輸電線路防雷設(shè)計探討

線路設(shè)計中的防雷非常關(guān)鍵。一般來講，線路防雷可以采取的措施有下述幾種，在具體的設(shè)計中，應(yīng)遵照結(jié)合實(shí)際、經(jīng)濟(jì)性、合理性等原則，進(jìn)行綜合考慮。

3.1 增加絕緣子

按照相關(guān)規(guī)定，線路絕緣是有一定要求的：（1）若線路所處地區(qū)的海拔不超過一千米，那么，110kV線路中的絕緣子數(shù)量應(yīng)在7片至8片左右（最好是8片）。（2）若檔距比較大且桿塔高度超過了四十米，那么，絕緣子數(shù)量應(yīng)按照每增加十米加裝1片的標(biāo)準(zhǔn)來確定。

3.2 優(yōu)化接地裝置

以110kV線路為例，其運(yùn)維中應(yīng)以改良、優(yōu)化接地裝置為工作重點(diǎn)。在將接地裝置進(jìn)行改良之后，線路出現(xiàn)跳閘的次數(shù)會有所減少，故障概率也會因此降低。依據(jù)相關(guān)實(shí)例來講，優(yōu)化接地裝置之后，輸電線路中跳閘率的降幅最大可達(dá)30%；如果接地裝置以往設(shè)置的比較不合理，在經(jīng)過改良之后，跳閘率降幅甚至可以達(dá)到50%。具體實(shí)施中，接地裝置改良的要點(diǎn)是降低電阻，一般方法包括填充低阻物、安裝導(dǎo)電模塊等，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇。在電阻率相對較高的情況下，降阻可采用布設(shè)接地極的方法，以解決接地不良問題。但要注意的是，不同線路的布設(shè)要求也不一樣，實(shí)施中應(yīng)注意區(qū)分。若為水泥桿塔線路，接地極布設(shè)應(yīng)從其3米到5米之間的位置開始；若為鐵塔線路，接地極布設(shè)應(yīng)從其5米至8米之間的位置開始。使用的接地極最好選擇長度為1.5米長的，間隔距離最好在4米至6米。除了布設(shè)接地極之外，接地裝置改良還可以通過增加耦合系數(shù)實(shí)現(xiàn)。此種方法的實(shí)現(xiàn)途徑通常是增加架空地線或耦合地線。

3.3 加裝避雷設(shè)施

若桿塔較高，不僅會縮小其本身以及線路與雷云之間的間距，還有可能會造成雷云與線路平行或者接近桿塔的情況。在這樣的情況下，桿塔本身會處于一個較為復(fù)雜的電磁環(huán)境中，雷電繞擊過電壓幾率會因此增大。對于這個問題，現(xiàn)實(shí)中可通過加裝側(cè)向避雷針的方式來解決。對于110kV線路來講，側(cè)向避雷針通常被安裝在桿塔橫阻兩邊的位置，長度一般約為3米，安裝時應(yīng)注意在其中間1.2米處進(jìn)行固定。若橫向設(shè)備需加裝避雷針，那么其長度最好在1.8米左右。而電氣連接則需將其螺孔與桿塔橫擔(dān)進(jìn)行連接來實(shí)現(xiàn)，其可以將雷電流引入大地。結(jié)合安裝效果來講，側(cè)向避雷針能夠起到提升防繞擊水平等作用，對于保障線路安全有著非常積極的作用。但是，其也有一個明顯的局限性：引雷率較高。對于這個局限性，目前相對有效的克服措施是增加絕緣子數(shù)量。

另外，氧化鋅避雷器也是一種在線路防雷方面具有一定優(yōu)勢的設(shè)備。其適用于雷電活躍、電阻率較一般情況偏高以及一般降阻方法無法實(shí)現(xiàn)的情況，可有效降低跳閘率以及繞擊率，對保障線路安全能夠起到非常顯著的積極作用。

3.4 調(diào)整保護(hù)角

目前，線路防雷除了上述措施之外，調(diào)整保護(hù)角也是一項比較有效的策略。此種方法具有一定的防雷效果，但是，其缺點(diǎn)也比較多，其中包括：投運(yùn)線路往往很難進(jìn)行保護(hù)角調(diào)整；部分線路無法實(shí)施；此種做法需要大量資金作為支持，成本較高。所以，在具體線路中，應(yīng)結(jié)合資金實(shí)際和技術(shù)能力，綜合分析以確定合理的保護(hù)角，保證線路效益。

4 結(jié)語

輸電線路對整個電網(wǎng)供電具有十分重要的地位，為此當(dāng)線路遭受雷擊后，在雷電流與工頻電流雙重作用下會給配套的防護(hù)與運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生危害。為此，需要根據(jù)線路實(shí)際所處的環(huán)境，制定出合理的防雷措施。本文提出了一些輸電線路實(shí)際的防雷方法，這些方法對輸電網(wǎng)的安全運(yùn)行工作具有一定的參考意義。

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