周炎

0.概述

目前輸配電線路本身的防雷措施主要依靠架設(shè)在桿塔頂端的架空地線，其運(yùn)行維護(hù)工作中主要是對(duì)桿塔接地電阻的檢測(cè)及改造。由于其防雷措施的單一性，無(wú)法達(dá)到防雷要求。而推行的安裝耦合地線、增強(qiáng)線路絕緣水平的防雷措施，受到一定的條件限制而無(wú)法得到有效實(shí)施，如通常采用增加絕緣子片數(shù)或更換為大爬距的合成絕緣子的方法來(lái)提高線路絕緣，對(duì)防止雷擊塔頂反擊過(guò)電壓效果較好，但對(duì)于防止繞擊則效果較差，且增加絕緣子片數(shù)受桿塔頭部絕緣間隙及導(dǎo)線對(duì)地安全距離的限制，因此線路絕緣的增強(qiáng)也是有限的。而安裝耦合地線則一般適用于丘陵或山區(qū)跨越檔，可以對(duì)導(dǎo)線起到有效的屏蔽保護(hù)作用，用等間距原理也就是降低了導(dǎo)線的暴露弧段。但其受桿塔強(qiáng)度、對(duì)地安全距離、交叉跨越及線路下方的交通運(yùn)輸?shù)纫蛩氐挠绊懀虼思茉O(shè)耦合地線對(duì)于舊線路不易實(shí)施。因此研究不受條件限制的線路防雷措施就顯得十分重要，將安裝線路避雷器、降低桿塔接地電阻、進(jìn)行綜合分析運(yùn)用，從它們對(duì)防止雷擊形式的針對(duì)性出發(fā)，真正做到切實(shí)可行而又能收到實(shí)際效果。

1.雷擊線路跳閘原因

1.1高壓輸配電線路繞擊成因分析

根據(jù)高壓送電線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和模擬試驗(yàn)均證明，雷電繞擊率與避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角、桿塔高度以及高壓輸電線路經(jīng)過(guò)的地形、地貌和地質(zhì)條件有關(guān)。

1.2高壓輸配電線路反擊成因分析

雷擊桿、塔頂部或避雷線時(shí)，雷電電流流過(guò)塔體和接地體，使桿塔電位升高，同時(shí)在相導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓。如果升高塔體電位和相導(dǎo)線感應(yīng)過(guò)電壓合成的電位差超過(guò)高壓輸電線路絕緣閃絡(luò)電壓值，導(dǎo)線與桿塔之間就會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，這種閃絡(luò)就是反擊閃絡(luò)。

2.高壓輸配電線路防雷措施

2.1加強(qiáng)高壓輸配電線路的絕緣水平

高壓輸電線路的絕緣水平與耐雷水平成正比，加強(qiáng)零值絕緣子的檢測(cè)，保證高壓輸配電線路有足夠的絕緣強(qiáng)度是提高線路耐雷水平的重要因素。

2.2降低桿塔的接地電阻

高壓輸配電線路的接地電阻與耐雷水平成反比，根據(jù)各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能地降低桿塔的接地電阻，這是提高輸配電線路耐雷水平的基礎(chǔ)，是最經(jīng)濟(jì)、有效的手段。

2.3根據(jù)規(guī)程規(guī)定

在雷電活動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)和經(jīng)常發(fā)生雷擊故障的桿塔和地段，可以增設(shè)耦合地線。由于耦合地線可以使避雷線和導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)增大，并使流經(jīng)桿塔的雷電流向兩側(cè)分流，從而提高輸配電線路的耐雷水平。

2.4適當(dāng)運(yùn)用高壓輸電線路避雷器

由于安裝避雷器使得桿塔和導(dǎo)線電位差超過(guò)避雷器的動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在雷擊跳閘較頻繁的高壓輸電線路上選擇性安裝避雷器可達(dá)到很好的避雷效果。

本文主要對(duì)安裝線路避雷器、降低桿塔的接地電阻兩方面進(jìn)行分析：

2.4.1安裝線路避雷器

運(yùn)用高壓輸電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導(dǎo)線電位差超過(guò)避雷器的動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)。我們?cè)诶讚籼l較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器。

線路避雷器一般有兩種：一種是無(wú)間隙型：避雷器與導(dǎo)線直接連接，它是電站型避雷器的延續(xù)，具有吸收沖擊能量可靠，無(wú)放電時(shí)延、串聯(lián)間隙在正常運(yùn)行電壓和操作電壓下不動(dòng)作，避雷器本體完全處于不帶電狀態(tài)，排除電氣老化問(wèn)題，串聯(lián)間隙的下電極與上電極（線路導(dǎo)線）呈垂直布置，放電特性穩(wěn)定且分散性小等優(yōu)點(diǎn)；另一種是帶串聯(lián)間隙型，避雷器與導(dǎo)線通過(guò)空氣間隙來(lái)連接，只有在雷電流作用時(shí)才承受工頻電壓的作用，具有可靠性高、運(yùn)行壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。一般常用的是帶串聯(lián)間隙型，由于其間隙的隔離作用，避雷器本體部分（裝有電阻片的部分）基本上不承擔(dān)系統(tǒng)運(yùn)行電壓，不必考慮長(zhǎng)期運(yùn)行電壓下的老化問(wèn)題，且本體部分的故障不會(huì)對(duì)線路的正常運(yùn)行造成隱患。

線路避雷器防雷的基本原理：雷擊桿塔時(shí)，一部分雷電流通過(guò)避雷線流到相臨桿塔，另一部分雷電流經(jīng)桿塔流入大地，桿塔接地電阻呈暫態(tài)電阻特性，一般用沖擊接地電阻來(lái)表征。

雷擊桿塔時(shí)塔頂電位迅速提高，其電位值為

Ut=iRd+L.di/dt （1）

式中：i——雷電流；Rd——沖擊接地電阻；L.di/dt——暫態(tài)分量。

當(dāng)塔頂電位Ut 與導(dǎo)線上的感應(yīng)電位U1的差值超過(guò)絕緣子串50%的放電電壓時(shí)，將發(fā)生由塔頂至導(dǎo)線的閃絡(luò)。即Ut-U1>U50，如果考慮線路工頻電壓幅值Um的影響，則為Ut-U1+Um>U50。因此，線路的耐雷水平與3個(gè)重要因素有關(guān)，即線路絕緣子的50%放電電壓、雷電流強(qiáng)度和塔體的沖擊接地電阻。一般來(lái)說(shuō)，線路的50%放電電壓是一定的，雷電流強(qiáng)度與地理位置和大氣條件相關(guān)，不加裝避雷器時(shí)，提高輸電線路耐雷水平往往是采用降低塔體的接地電阻，加裝線路避雷器以后，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí)，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(guò)一定值后，避雷器動(dòng)作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導(dǎo)線，傳播到相臨桿塔。雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時(shí)，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?yàn)楸芾灼鞯姆至鬟h(yuǎn)遠(yuǎn)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(huì)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(jìn)行防雷的明顯特點(diǎn)。但由于其費(fèi)用較高，故綜合考慮后未進(jìn)行推廣運(yùn)用。

2.4.2降低桿塔的接地電阻。桿塔接地電阻增加主要有以下原因：

（1）接地體的腐蝕，特別是污染嚴(yán)重的地區(qū)，或風(fēng)化后土壤中，最容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕和吸氧腐蝕，最容易發(fā)生腐蝕的部位是接地引下線與水平接地體的連接處，由腐蝕電位差不同引起的電化學(xué)腐蝕。

（2）在土坡坡帶由于雨水的沖刷使水土流失而使接地體外露失去與大地的接觸。

（3）在施工時(shí)使用化學(xué)降阻劑，或性能不穩(wěn)定的降阻劑，隨著時(shí)間的推移降阻劑的降阻成分流失或失效后使接地電阻增大。

（4）外力破壞，桿塔接地引下線或接地體被盜或外力破壞。

高壓輸配電線路的接地電阻與耐雷水平成反比，根據(jù)各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能地降低桿塔的接地電阻，這是提高高壓送電線路耐雷水平的基礎(chǔ)，是最經(jīng)濟(jì)、有效的手段。

針對(duì)土右電力公司部分線路接地電阻值長(zhǎng)期以來(lái)偏大，降低了線路的耐雷水平。為確保線路安全運(yùn)行，對(duì)不同的桿塔型式我們采用φ8的圓鋼進(jìn)行了接地網(wǎng)統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一加工，避免了高山大嶺上進(jìn)行施工焊接造成工藝質(zhì)量不合格等的可能，同時(shí)也減少了野外工作量，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，加快改造速度。使桿塔接地網(wǎng)的接地電阻值大幅度降低，從而使線路的耐雷水平從理論上得到大大提高。

3.采取的措施

（1）對(duì)線路中測(cè)出的接地電阻不合格的桿塔的接地電阻進(jìn)行重新測(cè)試，并測(cè)試土壤電阻率。

（2）對(duì)查出的接地電阻不合格的桿塔接地放射線進(jìn)行開(kāi)挖檢查，重新對(duì)本桿塔的敷設(shè)接地線，并進(jìn)行焊接。

（3）對(duì)檢查中發(fā)現(xiàn)已爛斷或無(wú)接地引下線的桿塔接地裝置進(jìn)行焊接，并對(duì)接地電阻重新測(cè)試，不符合規(guī)定的重新進(jìn)行敷設(shè)。

（4）對(duì)被澆灌在保護(hù)帽內(nèi)的接地引下線，采取的方式可為將引下線從保護(hù)帽內(nèi)敲出，再重新澆灌保護(hù)帽或?qū)⒁戮€鋸斷重新進(jìn)行焊接。

（5）對(duì)重新敷設(shè)的接地電阻不合格的桿塔，再次使用降阻劑進(jìn)行改造。