送电架空线路的雷击跳闸原因及防雷措施分析

2016-02-05台运福林乐许万里

中国设备工程 2016年13期

关键词：避雷线避雷针绝缘子

台运福，林乐，许万里

（深圳供电局有限公司，广东深圳 518020）

送电架空线路的雷击跳闸原因及防雷措施分析

台运福，林乐，许万里

（深圳供电局有限公司，广东深圳 518020）

输电线路作为电网的重要组成部分，担负着安全输送电能的主要任务。但是其安全性保障往往会受到一些因素的影响，近年来，电网安全事故中因为雷击事件造成的电网危害事件不断增加，对电网的安全运行造成了严重的影响。雷击事件的发生不仅会影响到电网的正常运行状况，还造成很多电力设备的损坏。因此，对输电线路雷击跳闸的原因进行分析是非常必要的。本文通过对送电架空线路的雷击跳闸原因进行详细的分析，进一步探讨解决输电线路雷击跳闸故障的具体措施。

送电架空线路；雷击跳闸；原因；防雷措施

架空送电线路作为电网的关键组成部分，由于长时间的暴露在自然环境下，从而导致线路受外界影响严重，给线路的正常运行埋下了安全隐患。造成线路安全事故的一些主要原因就是自然灾害当中的雷击事件。架空线路经过的地方大都是空无一人的山野，外加送电线路较长，遭受雷击的可能性比较大，因此，避免线路遭受雷击出现跳闸事故是保障整个输电线路安全运行的关键所在。

1 送电架空线路的雷击跳闸原因分析

（1）送电线路绕击造成线路跳闸。通常情况下，送电线路遭受雷击事故的主要原因有四点，首先是与线路绝缘子50%的放电电压有关，其次是与架空地线有关，紧接着是与雷电流强度有关，最后一个因素是与杆塔的接地电阻大小有关。因此，在设计高压送电线路时候，避雷方式的选择首先应该考虑到高压送电线路遭受雷击出现跳闸的主要原因。送电线路绕击造成的线路跳闸是其中一个主要原因，根据送电线路的有关运行检验可知，雷电绕击率与多种因素有关，包括避雷线对边导线的保护角以及地质地貌条件，同时也包括杆塔的高度以及高压输送线路经过的具体地形。通常情况下，山区高压送电线路遭受雷击的机率大于平地高压送电线路的绕击率。因为山区的输电线路在设计过程中会有较大的跨度，线路之间的高差也比较大，这种现象刚好造成整个线路耐雷击的能力比较薄弱，在一些雷电活动比较强烈的地区，这一阶段的线路就更容易遭受雷电的损害，线路跳闸现象自然也是常有出现。

（2）感应过电压的产生造成线路跳闸。在雷电天气下，如果雷电击中输电线路的杆塔顶部或者是击中避雷线时，雷电的电流就会流过塔体甚至是流过接地体，促使整个杆塔的电位不断上升，这样一来，整个线路的相导线上就会产生感应过电压。在升高塔体电位以及相导线时，感应电压合成的电位差就会超过高压送电线路电压值，导致导线与杆塔之间出现闪络现象，这种闪络也就是反击闪络。如果降低杆塔的接地电阻、减小分流系数或者是通过提高杆塔耦合系统的方式就可以增强送电线路的耐雷击水平。但是在实际工作中，我们重点考虑的内容是降低杆塔接地电阻，通过提高耦合系数的方式来增强线路的耐雷击水平。

2 送电架空线路的具体防雷措施分析

（1）通过架设避雷线的方式避免线路遭受雷击跳闸。雷电放电是一种常见的自然现象，人为的力量是难以制止这种事件的发生，因此，我们只能够通过一系列有效的方式将雷电的损坏降至最低，设法去躲避或者是限制雷电的危害性，架设避雷线就是防止雷电的一种有效方法。同时，避雷线的架设也是输电线路防雷的一种最基本的措施。避雷线的主要作用就是防止雷电击中导线，同时还能够将对击中杆塔的雷电实施分流，使得塔顶的电位逐渐降低，通过避雷线与输电线路导线之间的耦合作用能够降低雷击杆塔时绝缘子串上的电压，同时还能够屏蔽导线，使得导线上的感应过电压降至最低。就现在输电线路的运行状况来看，35KV的公用变线路逐渐减少，专用线路不断增加，这也使得线路运行系统的可靠性要求逐渐提升，需要全线架设避雷线。尤其是对于一些重要线路以及经过雷区的线路可以实施全线架设避雷线的方式。在避雷线的架设过程中应该注意，缩小避雷线对边导线的保护角，甚至可以采取负保护角措施，如果将保护角的角度保持在5°左右，这样一来，就会大大降低绕击雷的概率，从而保护线路的安全运行。

（2）加强输电线路的绝缘性能。一些特殊的输电线路需要跨越河流、高速公路等地段，这时候采用的杆塔通常也是大跨度的高杆塔，杆塔高度也会增加杆塔遭受雷击的机会。高塔落雷时由于塔顶的电位较高，感应过电压增加，从而使得塔顶受绕击的概率也就不断增加。为了减少输电线路的跳闸概率，可以通过在高杆塔上增加绝缘子串片数的方式加大导线与地线之间的跨越距离，从而增强整个线路的绝缘性能。对于35kV以下的线路可以选择采用瓷绝缘子来冲击闪络电压较高的绝缘子，这样就能够降低雷击导致线路的跳闸率。此外，还可以采用线路调高的方式来增加绝缘子的片数，从而使得整个输电线路的绝缘水平得到提升，最终使得线路的雷击跳闸率降低。但是选择线路调高的方式应该根据输电线路的实际运行状况进行选择，不能够盲目的进行线路调爬，如果设置过高的线路绝缘水平，反而容易导致线路以及变电设备的绝缘失配，给雷电侵入预留了较大的空间，这样一来，大量的雷电就会侵入变电站当中，造成整个变电站设备的损坏，增加设备投资的成本。

（3）在输电线路的侧面安装避雷针。对线路雷击事件进行大量分析，从中发现，线路的绕击耐雷水平远远低于线路的直击和反击耐雷水平。一般情况下，地线和杆塔吸引的雷电都是弱雷，这些弱雷电在直击地线和杆塔时不会对线路造成较大的损害，但是，一旦弱雷电绕行击中导线，就会造成整个线路的损坏，导致线路出现跳闸的现象。减小雷击的保护角就会减轻雷击事件的威胁，但是在较小保护角比较困难的情况下，在地线或者是杆塔侧面加装避雷针反而是一种较好的防雷措施。选择这种方式防雷电的主要原因在于避雷针与避雷线相比较，更容易产生迎面放电的效应，这样就能够提高地线以及杆塔的吸雷能力。此外，也可以在地线以及杆塔的水平方向装设短小的避雷针，能够吸引低空间绕行跳闸的弱雷，同时还能够增加高空间强雷的吸引力。侧面装设避雷针不仅具有较高的经济性能，同时装设方法还比较简单，但是在避雷针安装的过程中应该注意根据杆塔的尺寸确定避雷针的安装位置。