电力输电线路防雷问题

摘 要：输电线路和雷击跳闸一直是困扰安全供电的一个难题,雷害事故几乎占线路全部跳闸事故的一半以上.找到更有效的输电线路防雷保护措施,是电力工作者关注的难题.基于此,通过对雷击线路危害的分析,找出各种改善线路雷电性能的措施,以期确保电力输电线路的安全可靠运行.

关 键 词：电力；输电线路；防雷

中图分类号：TM862文献标志码：A文章编号：1000-8772（2013）01-0209-02

引言

110kV及以上架空输电线路多建于空旷地带或山上,在雷电活动极为频繁的地区,一直受到雷击故障的困扰.尤其是雷雨季节,雷击跳闸率长期居高不下,严重地影响了架空输电线路的安全、可靠运行.我国电网故障分类统计数据表明,多雷地区线路雷击跳闸次数占总跳闸次数的40%～70%.因此,如伺切实有效地制定及改善架空输电线路的防雷措施,已经成为确保线路安全、可靠运行的重要工作之一.

一、雷击的形式及危害

输电线路雷害的形式有两种,一是感应雷,二是直击雷.实际运行经验表明：110kV及以上电压等级的输电线路雷害的原因则主要是根据经验和故障现象进行分析,因而比较难做出准确判断,这对于有针对性地采取防雷对策,十分不利.郊外线路因地面附近的空间电场受山坡地形等影响,其绕击率约为平原线路的3倍,或相当于保护角增大8°.雷电对电力设备绝缘危害最大的是直击雷过电压,直击雷过电压的峰值很高,破坏性很强,在输电线路上可能引起绝缘子闪络、烧伤或击穿；重者击断导线造成停电事故.

二、输电线路防雷措施的原则

架空输电线路雷害事故的形成通常要经历这样四个阶段：输电线路受到雷电过电压的作用：输电线路发生闪络；输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压；线路跳闸,供电中断.针对雷害事故形成的四个阶段,现代输电线路在采取防雷保护措施时,要做到“四道防线”,即：

1.防直击,就是使输电线路不受直击雷.

2.防闪络,就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络.

3.防建弧,就是使输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电弧.

4.防停电,就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应.

三、如何改进输电线路防雷保护

1.输电线路架设避雷线

输电线路架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施.避雷线的主要作用是防止雷直击导线,具有以下作用：一是分流作用,以减小流经杆塔的雷电流,从而降低塔顶电位.二是通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压.三是对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压.线路电压越高,采用避雷线的效果越好,而且避雷线在线路造价中所占的比重也越低.因此,110kV及以上电压等级的输电线路都应全线架设避雷线.同时,为了提高避雷线对导线的屏蔽效果,减小绕击率,避雷线对边导线的保护角应做得小一些,一般采用200～30°.220kV及330kV双避雷线线路应做到20°左右,500kV及以上的超高压、特高压线路都应架设双避雷线,保护角在15°左右.

2.输电线路安装避雷针

安装避雷针也是架空输电线路常用的一种防雷措施.但是在实际应用中却存在以下问题：一是由于避雷针而导致雷击概率增大；二是保护范围小.国内外不少防雷专家,对避雷针能向被保护物有多大的保护距离做了系统的研究,得出的结论是：“对一根垂直避雷针无法获得十分肯定的保护区域.”从避雷针因侧击雷、绕击雷造成事故的实例来分析,其保护范围是不十分肯定的.由于避雷针的引雷作用,所以雷击次数就会提高,当雷电被吸引到针上,在强大的雷电流沿针而流入大地的过程中,雷电流周围形成的磁场会产生截应过电压,它与雷电流的大小及变化速度成正比,与雷击的距离成反比.而被保护物的自然屏蔽装置对电磁感应或电磁干扰的屏蔽作用,不能达到有效屏蔽,使被保护区内的弱电设备因感应过电压而损坏.

3.加强线路绝缘

由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔（如：跨河杆塔）,这就增加了杆塔落雷的机会.高塔落雷时塔顶电位高,感应过电压大,而且受绕击的概率也较大.为降低线路跳闸率,可在高杆塔上增加绝缘子串片数,加大跨越档导线与地线之间的距离,以加强线路绝缘.在35kV及以下的线路可采用瓷横担等冲击闪络电压较高的绝缘子来降低雷击跳闸率.

4.降低接地电阻

在电力系统中,以尽量降低接地电阻来提高线路的耐雷水平,比单纯地增加绝缘效果更好.降低接地电阻的措施主要有两种方法：一是增补地网；二是施放降阻剂.线路设计时并不是每基杆塔的土壤电阻率都经过实际测量,一般是根据经验以及过往提供的数据,或者是根据杆塔所在的某个地段土壤电阻率的范围值而设计的.而土壤的电阻率也可能会随季节、气候等因素的变化而产生变化.因此有时实测的接地电阻值比设计值要大,甚至大很多,达不到防雷要求的标准.所以应定期测量线路的土壤电阻率和接地电阻值,对新建的线路也是如此.

5.装设消雷器

消雷器是一种新型的直击雷防护装置,在国内已有十余年的应用历史,目前架空输电线路上装设的消雷器已有上千套,运行情况良好.虽然对消雷器的机理和理论还存在怀疑和争论,但它确实能消除或减少雷击的事实已被越来越多的人承认与接受.消雷器对接地电阻的要求不严,其保护范围也远比避雷针大.在实际装设时,应认真解决好有关的各个环节中的问题.

6.采用中性点非有效接地方式

在我国35kV及以下电力系统中多采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式.这样可使由雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除,不致引起相间短路和跳闸.而在二相或三相落雷时,由于先对地闪络的一相相当于一条避雷线,增加了分流和对未闪络相的耦合作用,使未闪络相绝缘上的电压下降,从而提高了线路的耐雷水平.因此,对35kV线路的钢筋混凝土杆和铁塔,必须做好接地措施.

7.运行管理

（1）加强对防雷设备、设施的定期巡视.架空输电线路的防雷设备大多都位于野外,经常遭受外力破坏,这其中有人为（如盗窃）的因素也有自然的因素.因此,只有加强对防雷设备的巡视检查,及时掌握其运行状态,才能使防雷设备真正地达到防雷的效果.（2）定期对防雷设备、设施进行测试.结合线路工作,每年至少记录一次线路避雷器记数的动作情况.线路避雷器运行2-3年应停电检查一次.线路避雷器运行5年应停电进行直流1mA参考电压及75%参考电压下泄漏电流试验,检查避雷器本体是否有劣化现象.

结束语

随着社会的发展进步,社会对架空输电线路的可靠性要求越来越高.架空输电线路防雷是一项非常普遍、非常复杂,而又非常重要的工作.目前理论和工程实践的研究还在不断深入,一些新的理论和工程实践在逐渐地加以应用,对此,我们应进一步加强对防雷措施的探索.

（责任编辑：张娟）