簡(jiǎn)引蛟

（德江供電局 貴州省德江縣 565200）

探析電力系統(tǒng)輸電線路防雷保護(hù)技術(shù)

簡(jiǎn)引蛟

（德江供電局 貴州省德江縣 565200）

主要研究電力系統(tǒng)輸電線路防雷保護(hù)技術(shù)，介紹了輸電線路的常規(guī)防雷方法和防雷新技術(shù)，并對(duì)輸電線路綜合防雷工作的有效開(kāi)展策略進(jìn)行了研究，輸電線路的防雷工作對(duì)降低線路故障發(fā)生率，維持供電穩(wěn)定有著重要意義，不能夠掉以輕心。

電力系統(tǒng)；輸電線路；防雷

輸電線路是電力系統(tǒng)的主體，有著廣大的分布范圍，處在各種復(fù)雜的地理環(huán)境和氣候環(huán)境條件下，容易發(fā)生故障，威脅電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，給電力供應(yīng)穩(wěn)定帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。在各類輸電線路故障中，雷擊造成的線路跳閘事故占到總事故數(shù)的40～70％，因此輸電線路的防雷工作是提高供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全性可靠性的重要措施，對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行有著重要意義。

1 輸電線路防雷技術(shù)

1.1 傳統(tǒng)避雷針?lè)览准夹g(shù)

傳統(tǒng)輸電線路避雷針利用了雷電多擊高大建筑的特性，在輸電線路上架設(shè)比電網(wǎng)高度高的尖端金屬物，吸引雷電擊打避雷針，保護(hù)輸電線路。對(duì)于輸電線路的防雷保護(hù)工作來(lái)說(shuō)，避雷針?lè)览准夹g(shù)方法簡(jiǎn)單，施工方便，將輸電線塔直接設(shè)置成避雷針，并設(shè)置接地線，就能夠有效保護(hù)輸電線路。

避雷針?lè)览纂m然比較普遍，但是至今研究人員也不能獲得準(zhǔn)確的避雷針?lè)览子行Х秶鷶?shù)據(jù)，對(duì)于架空高壓線路，即便高壓電線塔發(fā)揮著避雷針的作用，且全線都設(shè)置了避雷線，但是雷擊線路的情況仍然多發(fā)。與此同時(shí)，如果避雷針接地系統(tǒng)電阻過(guò)大，或者接地體和保護(hù)物之間安全距離不足，可能會(huì)出現(xiàn)避雷針對(duì)保護(hù)物的高壓反擊現(xiàn)象，造成輸電網(wǎng)絡(luò)雷擊破壞，而且雷電帶有大量電荷，擊中避雷針之后電流泄入點(diǎn)和輸電設(shè)備之間會(huì)形成較大感應(yīng)電壓，造成各種跳閘和燒損事故。

1.2 放電避雷針?lè)览准夹g(shù)

雷擊有上行和下行兩種，上行雷的放電時(shí)間比較長(zhǎng)，電流峰值比下行雷要小，載荷下降梯度小，雷擊過(guò)程中也不會(huì)發(fā)生反擊，可控放電避雷針?lè)览准夹g(shù)就應(yīng)用了上行雷泄流的過(guò)程，使得在發(fā)生雷電時(shí)，能夠?qū)⒗纂娨秊樯闲欣追烹姡泻屠自齐姾桑Ｗo(hù)輸電線路。

可控放電避雷針有避雷針、地線、主支架、接地裝置等幾部分結(jié)構(gòu)，主針是主針、動(dòng)態(tài)環(huán)和儲(chǔ)能裝置形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變安裝位置周圍地面電場(chǎng)強(qiáng)度誘發(fā)上行雷，可控針在啟動(dòng)前后針尖電場(chǎng)變化劇烈，觸發(fā)之后針尖電場(chǎng)強(qiáng)度將劇烈上升到數(shù)百倍，創(chuàng)造上行雷的環(huán)境條件，當(dāng)雷云電場(chǎng)強(qiáng)度上升到可能擊打避雷針或者擊穿空氣時(shí)，儲(chǔ)能裝置將開(kāi)啟，釋放能量，主針針尖電場(chǎng)強(qiáng)度上升，在附近空氣中釋放強(qiáng)大的放電脈沖，自下而上形成先導(dǎo)，中和雷電云層中的電荷。

2 輸電線路防雷新技術(shù)

2.1 雷電接閃器

雷電接閃器不同于傳統(tǒng)的避雷設(shè)施，雷電擊中接閃器之后，產(chǎn)生的雷電波峰和沖擊力會(huì)在納米磁阻流器中發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，削弱雷電波峰強(qiáng)度30％左右，雷電對(duì)輸電線路的沖擊力則削弱了超過(guò)70％，明顯提高了輸電線路的抗雷擊水平，且由于削減了雷電波峰，有效降低了雷擊瞬間地面和輸電設(shè)備之間的感應(yīng)電壓值，減少了雷擊造成的跳閘和設(shè)備燒損，適用于雷暴多發(fā)的山區(qū)輸電線路。

2.2 差異化防雷技術(shù)

差異化范雷技術(shù)充分應(yīng)用了全網(wǎng)主設(shè)備安全預(yù)警管理決策系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)和信息機(jī)制，對(duì)往年雷擊數(shù)據(jù)、輸電線路特征參數(shù)、防雷分析計(jì)算方法和防雷維護(hù)措施進(jìn)行綜合分析，了解這些差異化特征對(duì)防雷效果和防雷工作經(jīng)濟(jì)性的影響，在此基礎(chǔ)上制定針對(duì)性強(qiáng)的防雷策略，針對(duì)目標(biāo)線路雷擊故障形式、頻率制定防雷策略，能夠?qū)⒎览坠ぷ骶_到某一桿位，進(jìn)行整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)桿位級(jí)的細(xì)化評(píng)價(jià)，為防雷工作提供科學(xué)的決策依據(jù)，獲得最優(yōu)的防雷效果，同時(shí)減少了防雷工作的經(jīng)濟(jì)投入。

2.3 復(fù)合柱式防斷線絕緣子

新型的復(fù)合柱式防斷線絕緣子絕緣子對(duì)雷電過(guò)電壓的絕緣性能，避免了因?yàn)槔讚粼斐傻拈W絡(luò)和擊穿問(wèn)題，保護(hù)絕緣導(dǎo)線不被工頻電弧燒斷。新型絕緣子的應(yīng)用明顯提高了輸電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，同時(shí)能夠降低施工作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，作業(yè)面空間占用更小，而且這類絕緣子有自恢復(fù)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)輸電網(wǎng)絡(luò)防雷設(shè)備的免維護(hù)運(yùn)行。

3 輸電線路的綜合防雷工作

貴州電網(wǎng)公司是中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司的全資子公司，負(fù)責(zé)貴州電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)、管理和調(diào)度。2010～2014年的5年電網(wǎng)建設(shè)累計(jì)投資超過(guò)600億元，投產(chǎn)35kV及以上輸變電工程769項(xiàng)，新增35kV及以上變電容量3737萬(wàn)kVA、線路13217km，滿足了全省工業(yè)發(fā)展、重大項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)行和城鄉(xiāng)居民用電需要，通過(guò)新防雷技術(shù)設(shè)備使用與綜合防雷工作的開(kāi)展，有效降低了雷擊造成的供電線路故障，為城鄉(xiāng)提供了安全、穩(wěn)定的電力服務(wù)，現(xiàn)已該公司的綜合防雷工作為例，介紹輸電線路的綜合防雷措施。

3.1 桿塔接地電阻控制

降低桿塔接地電阻能夠提高線路反擊耐雷水平。桿塔所處區(qū)域水平放射接地體滿足條件時(shí)可應(yīng)用水平放射的形式，在降低工頻接地電阻的同時(shí)降低沖擊接地電阻，水平放射長(zhǎng)度1.5倍數(shù)之后的范圍都可以外接水平接地，降低接地電阻。除了水平接地，深埋接地電極也是一種常見(jiàn)的降阻措施，適用于地下水位豐富且水位較高的地方，地下有金屬礦體可以直接利用，將電極插在礦體上，也可以利用巖體之間的裂縫，電極插入裂縫，并在裂縫內(nèi)灌入降阻劑。當(dāng)桿塔附近有露天水源，水體電阻率較低時(shí)，可將電極布置在水下。

可見(jiàn)接地電阻的控制主要思路是充分利用天然低阻結(jié)構(gòu)，水體、礦體，或者添加低電阻材料來(lái)降低電阻率。

3.2 雷擊多發(fā)架段布置耦合地線、絕緣子

耦合地線是在導(dǎo)線下方增設(shè)的接地線，能夠降低線路反擊雷發(fā)生頻率，適用于雷擊跳閘頻率較高的架段。耦合地線有兩種架設(shè)方式：①在線路導(dǎo)線下方直接設(shè)置；②將地線建設(shè)在線路兩側(cè)，側(cè)面耦合地線分別布置在導(dǎo)線兩側(cè)，將導(dǎo)線保護(hù)在中間，提高了地線的屏蔽效果，同時(shí)能夠避免線路繞擊。

提高線路的絕緣性能能夠降低雷擊發(fā)生幾率，在雷擊多發(fā)區(qū)，可將瓷絕緣子換成玻璃絕緣子，進(jìn)一步提高線路絕緣水平，消除閃絡(luò)，同時(shí)玻璃絕緣子失效的檢出率明顯高于復(fù)合絕緣子和瓷絕緣子，所以維修檢測(cè)工作也更加方便。

3.3 易擊點(diǎn)布置側(cè)向避雷針

側(cè)向避雷針主要針對(duì)繞擊問(wèn)題，可在繞擊多發(fā)的桿塔上布置，避雷線保護(hù)角可調(diào)最好，然而實(shí)際上避雷線的保護(hù)角調(diào)整比較困難，可以采用側(cè)向避雷針來(lái)解決繞擊問(wèn)題，針形物比線性物有著更強(qiáng)的引雷能力，能夠有效吸收低空間繞擊弱雷，而且不會(huì)造成線路反擊，在適當(dāng)?shù)拈g隔上設(shè)置水平短針，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)線路的側(cè)向繞雷保護(hù)。安裝側(cè)向避雷針時(shí)要注意不同方位避雷針定位迎面先導(dǎo)的方位所有不同，垂直方向的接閃能力更強(qiáng)，所以側(cè)向避雷針不應(yīng)該安裝在已經(jīng)布置了避雷線的線路上，避免將桿塔頂部的高空定位雷云吸引到桿塔上來(lái)（如圖1）。

避雷線保護(hù)角調(diào)整比較困難，因此可以在桿塔的橫擔(dān)位置安裝側(cè)向短針，用以補(bǔ)充避雷線在桿塔側(cè)面避雷線屏蔽失效區(qū)的不足，安裝之前要對(duì)側(cè)向避雷針對(duì)防雷性能和桿塔機(jī)械性能的影響進(jìn)行詳細(xì)論證，確保側(cè)向避雷針的安裝不會(huì)對(duì)輸電線路正常運(yùn)行帶來(lái)不利影響，且選擇的側(cè)針要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的振動(dòng)試驗(yàn)，確保其具有足夠的防扭轉(zhuǎn)能力，安裝完畢還要檢查避雷線的機(jī)械特性，并在測(cè)針和相導(dǎo)線之間保留足夠大的安全距離，避免造成反擊，側(cè)向避雷針的和相導(dǎo)線之間安全距離可參考表1。

圖1 側(cè)向避雷針示意圖

表1 不同電壓等級(jí)下側(cè)向避雷針和相導(dǎo)線之間安全距離

4 結(jié)語(yǔ)

輸電線路的防雷工作需要對(duì)輸電線路經(jīng)過(guò)區(qū)域內(nèi)雷電活動(dòng)強(qiáng)弱規(guī)律、地形特點(diǎn)以及土壤電阻率等問(wèn)題進(jìn)行綜合考慮，選擇合適的防雷技術(shù)方案，在確保防雷性能滿足要求的同時(shí)，提高防雷工作的經(jīng)濟(jì)性。

[1]李鑫.高壓輸電線路綜合防雷措施的研究與應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2014.

[2]許志元.山區(qū)高壓輸電線路雷擊規(guī)律及對(duì)策研究[D].廣西大學(xué)，2012.

[3]顏喜平.220kV同塔雙回輸電線路防雷性能研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2010.

[4]蘇玉萍.穿越秦嶺山區(qū)的750kV輸電線路防雷技術(shù)研究[D].重慶大學(xué)，2011.

[5]陳名銘.輸電線路桿塔接地極沖擊放電特性及接地降阻措施的研究[D].西南交通大學(xué)，2013.

[6]何 飛.淺談電力系統(tǒng)高壓輸電線路防雷保護(hù)[J].機(jī)電信息，2012（08）.

TM862

A

1004-7344（2016）02-0037-02

2015-12-28

簡(jiǎn)引蛟（1969-），男，土家族，貴州德江人，工程師，本科，主要從事過(guò)火力發(fā)電、小型基建、35kV變電站設(shè)計(jì)與施工、電力線路的勘測(cè)設(shè)計(jì)與施工即本地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)與改造等電力工程技術(shù)工作。