输电线路防雷技术的应用

2012-08-15李旭鑫

河南科技 2012年24期

李旭鑫

（广东电网公司潮州供电局，广东潮州 521000）

因为各种建设条件的需要，很多输电线路和输电设备在大部分情况下都是露天安装，这样一来，自然环境对这些设备的影响会相应变大。对于输电线路而言，最主要的天气影响即为雷击。而输电线路很容易因为雷击出现的强电流而受到严重的损害，从而导致电力系统无法运作。严重的情况下，还会引起火灾，造成生命财产的损失。我国由于很多地方的地形因素不同，环境因素不同，地质因素和经济因素的不同，导致需要输电线路安装的质量也不同。所以在全国范围内开展输电线路的防雷技术的研究难度比较大。

1 雷电对输电线路造成的危害

从输电线路以及电网的安全考虑，雷电对输电线路的危害主要有两个方面：一、雷电通过输电线路时，能产生较高的过电压，造成继电保护动作跳闸，运行线路被切断，给经济带来巨大损失；考验电力设备的承受能力和绝缘水平，给人员、电力设备造成威胁。二、雷电会给输电线路带来巨大电流，导致雷电击中点炸毁、燃烧，导致输电导线损坏或熔断，巨大电流产生时有强大的电动力，会造成电力设备不同程度的机械损伤。

电力系统自身的修复能力不能自动恢复雷电导致带来的灾害，造成设备损坏也需要很多时间和人力物力进行检修维护。春季和夏季是雷电发生集中的季节，电力系统在这一时期中断将会带来巨大的经济损失。夜晚、环境恶劣地区的雷电天气发生性较大，也给检修带来困难。此外，运行中的输电线路更容易遭受雷击的可能性。我国每年都有较多的雷电导致停电事故发生的报道，有效的防雷可以大大减少这些事故的发生，对于减少经济损失和提高电网安全可靠运行水平具有极其重要的意义。

2 雷害主要原因分析

根据相关专业人士多年的经验，对于山区线路来讲，实际高度的增加以及地形的影响，会导致绕击率较高；而对于平原，丘陵地区的线路来讲，则以反击为主。根据以上的这些特点，山区线路应尽量减小避雷线的保护角，选择较好的防雷走廊，而且，从本质上来讲，最有效的防雷措施依旧是加强绝缘。与山区线路对比，平原和丘陵地区的线路最有效的防雷措施应该是降低接地电阻。

其实导致雷击有很多原因，我们必须准确针对不同的雷害故障进行针对性的分析，再结合以上山区线路和平原、丘陵地区的线路的特点，加以分析，才能获得最好的避雷方案。

首先我们必须清楚，雷击主要是使大地感应电荷中和雷云中的异种电荷，而由雷云造成的过电压通过线路杆塔建立放电通道，导致线路绝缘击穿，这种过电压也称为大气过电压，而且这些大气过电压可以分为两种类型，一种是感应雷过电压，一种是直击雷过电压。这样，我们就可以明白接地装置的完好与雷害是有直接相关的原因的。

输电线路感应雷过电压最大可达到400KV 左右，这种线路的电压尤其对35KV 及以下线路绝缘产生很大的威胁，但对于110KV 及以上线路绝缘威胁很小，鉴于这一点，110kV及以上输电线路雷击故障多由直击雷引起，而且接地装置的完好与雷害是有直接相关的原因的。不论是反击还是饶击形式的直击雷，都对线路安全运行存在着很大的隐患。在采取各种防雷措施之前，我们必须准确针对不同的雷害故障进行针对性的分析，彻底搞清楚雷击的性质，加以分析，才能获得有针对性的避雷方案。应该对雷击性质进行有效分析，才能达到很好的防雷效果。

3 输电线路防雷技术措施

我国目前采取了很多的防雷措施，这些措施的目的就是为了将雷击影响的概率降到最低，使我国电力系统安全正常有效的运行。然而对于输电线路来讲，受雷击的影响概率时却也因为各地的地形因素以及其他的原因，而各不相同。所以，我国由于很多地方的地形因素不同，环境因素不同，地质因素和经济因素的不同，导致需要输电线路安装的质量也不同。所以在全国范围内开展输电线路的防雷技术的研究难度比较大。同时防雷措施的制定还应该考虑成本，尽量使资源的利用最大化，尽量节约电力系统的投资成本，为此，除去安装必要的防雷装置以外，以下几个具体的环节必须要重视。

（1）加强绝缘和采用不平衡绝缘方式

我们必须针对不同的情况，比如在一些雷电活动强烈地段、进线段及大跨越高杆塔，应当适当地增加绝缘子片数。这些绝缘子片数，会尽量拉开导线和避雷线间的距离，从而达到加强绝缘的目的。除此之外，采用不平衡绝缘方式能最大化地可避免双回线路在遭受雷击时同时跳闸。这样的话，当碰雷击情况时，由于两回路的绝缘子片数不同，绝缘子片数少的一回路先闪络，闪络后的导线相当于避雷线，增加了对另一回路导线的耦合作用，相对而言，提高了另一回路的耐雷水平，使之不发生闪络，保持连续供电。

（2）减小外边相避雷线的保护角或者采用负电保护

由于山坡的特殊地势，使得杆塔防雷不能形成实际保护的防雷保护角，这样一来，容易导致线路闪络发生的概率增加，导致电网无法正常运行。除此之外，我们还应该根据实际山区线路的特点，计算出校验杆塔有效保护角，这之中必须考虑到有效屏蔽角，这样设计出来的防雷方案才能更大程度上的减少雷电绕击。

（3）安装避雷器

通过避雷装置的架设，安装避雷器来将雷电流泄放到大地，虽然不能完全消除感应过电压，但能在程度上减轻，这样一来，就能在一定程度上更加能保障输电线路及设备的安全。

（4）接地装置的处理

对于土壤电阻率较高地区，应选择更换接地网形式和置换土壤的方法，从而达到降阻的目的。不仅如此，我们还应该进行杆塔接地电阻测量，有针对性地改进操作的方法。还有，要不定期地对这些架空地线、接地引下线、地网相互之间的连接状况进行检查和整改。

（5）装设自动重合闸装置

因为线路绝缘一般来说有自我修复的功能，所以大多数能够自行消除雷击造成的闪络事故引起线路跳闸。因此，安装自动重合闸装置对于降低线路的雷击事故率有相当大的意义。

（6）加强雷电监测，消除设备隐患

根据以往的经验，在雷击闪络中，单相闪络出现的概率最多，但是连闪的隐患也很大。所以，故障巡查时，不应该仅仅单点排查，而应该全面整查。对110kV 及以上输电线路的，雷电定位系统就派上用场了，雷电定位系统是一种全自动实时雷电监测系统。这个定位系统可以实现机械自动雷电监测，能够精确快速的定位故障发生点，大大提升工作效率。这个系统的引进减少了事故排查的时间和成本，能够节省不少的人力物力。

4 输电线路关于防雷技术的应用

根据以往的实际电网线路运行经验，对输电线路防雷措施的实际应用必须明确下来。对于各级电压的输配电线路，安装自动重合闸装置是最好的选择，对于35KV 及以下电压等级依据要求来确定短线路。这样，线路中断的影响能降到最低，能保证正常电线网络的正常运行，防雷措施这时才更有意义。

除了以上的步骤之外，各级电压线路还应采取如下方面的措施：（1）220KV 及其以下输电线路应在其沿线进行双避雷针线的架设，在雷击频繁的地方更要注意。（2）在220KV线路沿线更加适合双避雷线的搭设，少雷互宜沿线更加适合单避雷线，一般保护角约为20 度。对接地装置加以改善，以降低接地电阻，强化输电线路绝缘，必要时进行耦合地线的架设。（3）按照正常情况而言，110KV 线路沿全线进行避雷线的架设，在雷电活泼高度频繁的地区或山区，应该以双避雷线为主。对于小雷区而言，不需要全线搭设避雷线，但是应该要安装自动重合闸装置。（4）平均年雷暴数在30 以上且负荷重要的地区，全线搭设避雷针为宜。按照正常情况而言，10KV 线路可不沿全线搭设避雷线，对于这部分线路通常都采用经消弧线接地或中性点不接地的运行方式，来使线路耐雷水平得到提高。（5）对于3KV 到10KV 钢筋混凝土杆的配电线路，宜采用瓷或其他绝缘横杆，对于要求高，缺乏可靠性的线路宜采用高压等级绝缘杆，以强化线路绝缘。并应将自动重合闸装置动作时间尽可能地缩减，以达到有效减少雷击跳闸事故的目的。

通过采取相应的措施，使得输电线路高频保护通道故障出现的次数尽可能地减少，要注意以下几点。第一，高频保护投产试验对于必须严格指标，严格标准，故障巡查时，不应该仅仅单点排查，而应该全面整查，这样才可能使隐患降到最低。第二，对于高频通道继电保护，要在结合滤波器与高频电缆芯及收发讯机与高频电缆芯连接处分别串联电容器，使得这些基本措施比如接地措施更加完善，增加其可靠性。第三，使用目前相对而言更加安全稳定的纵联保护措施。就从电力系统维护的安全性和稳定性而言，纵联保护已经成为220kV 及以上输电线路的最主要、最基本的重要保护之一。纵联保护相对而言要求较高，需要有专用的高频收发信机以及高频加工设备，并且需要保护专用载波通道，这些成本都是非常大的，正是由于这些经济方面的原因，导致目前无法大范围的使用这项技术保护措施。若是能够在不加设专用载波通道的情况下，就可以通过通信调度复用载波机传送纵联保护高频信号，实现输电线路的高频保护，就能使得这项措施发挥更大的现实意义。