电力高压线路的防雷方案

2020-07-17梁根华

商品与质量 2020年15期

关键词：避雷线闪络避雷针

梁根华

广东金辉华集团有限公司广东广州 510000

1 常用的架空线路防雷改进措施

1.1 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。

1.2 常用的防雷措施有

架设避雷线、安装避雷针、加强线路绝缘、采用差绝缘方式、装设藕合地线、升高避雷线减小保护角、装设消雷器及预放电棒与负角保护针、使用接地降阻剂等。

2 高压线路雷击的绕击成因和反击成因分析

2.1 绕击成因

通过相关测验与模拟发现，避雷线对应的导线保护角、线路所通过区域的地形地貌、杆塔高度和地质特征等都会对雷电绕击率产生直接影响。

经研究发现，相比较普通高压线路而言，山区线路的绕击率会高出两倍。因为山区输电线路设计中经常会出现高差档位很大、跨度很大的情况，进而降低线路的防雷水平。而在一些有着较强雷电活动的地区，输电线路也更易遭受雷击风险。

2.2 反击成因

在雷电经过避雷线、塔顶或者雷击杆时，其电流会升高塔杆电位，并在相导线上形成感应电压。这两者所合成的电位差如果高出了高压线路的绝缘闪络电压，就会在杆塔和导线之间形成闪络，而这种闪络就有着反击效果，可避免高压线路受到雷击。其公式如下：

通过以上的公式可以发现，如果将Rch（杆塔接地电阻）降低，将k（耦合系数）提高，将β（分流系数）减小，或者是将高压线路的绝缘能力加强，都可以有效提升其反击能力，使其免受雷电危害[1]。

3 高压线路的防雷方案分析

3.1 加强绝缘水平

（1）通过差绝缘法加强绝缘水平。该方法在中性点未接地或者是经过消弧线圈接地，且导线排列成三角形的情况下十分适用。差绝缘就是三相绝缘在同一个基杆塔上的差异性，分别将一片绝缘子增设在上边一相和下边两相。在上导线或杆塔被雷击中时，先被击穿的是上导线位置的绝缘相，然后通过杆塔流进大地，以此来避免两相闪络情况发生。

（2）通过不平衡绝缘法加强绝缘水平。就当今的高压线路和超高压线路而言，双回路线同杆架设的情况不断增加，如果通过常规的防雷措施对此类线路进行防雷保护，则很难满足实际的防雷需求。在这样的情况下，就可以应用到不平衡绝缘法，以此来实现雷击时双回路跳闸几率的有效降低，避免供电中断。该方法的使用原则是让双回路绝缘子在串片数量上具有差异性，这样在发生雷击时就会先击穿串片数量少的回路，使其产生闪络，而闪络后的导线就相当于接地导线，从而让另一回路的耦合作用增加，使其不形成闪络，保障其供电的持续性[2]。

3.2 耦合地线的增设

耦合地线的作用有两个，第一是实现接地电阻的降低，根据相关研究表明，接地线的连续伸长可通过沿着线路在地下埋设1-2根接地线的方式来实现，同时也可以将其和下一基杆塔中的接地装置连接，此类情况对工频接地电阻的组织并无要求。通过国外的实践发现，这种方法可以让土壤所具有的电阻率降低，更容易将雷电导向大地，进而达到防雷效果。第二是可以作为一部分的解控地线，不仅可以作为防雷线起到分流作用，同时也可以作为避雷线起到耦合作用，以此来提升线路防雷水平，保障高压输电的安全性。

3.3 避雷器的适当运用

在安装了避雷器之后，导线和塔杆之间的电位差如果超出了防雷器所具有的动作电压，防雷器就会加入到分流中，以此来避免绝缘子闪络情况的发生。通过实际的运行经验可知，如果高压线路的雷击跳闸情况比较频繁，可通过避雷器的安装来起到良好的避雷作用。因为避雷装置的加设需要比较大的资金投入，所以只有在一些特殊的情况下才会应用到这种防雷保护方案。

3.4 避雷针和避雷线的加装

电力线路如不具备足够高的绝缘性能，一定要进行避雷针的独立安装，以此来达到良好的防雷效果。如果电力线路有着比较高的绝缘性能，可直接将避雷针装置在配电装置构架上，以此来提升电气设备的防雷效果。在避雷针配电构架的设置过程中，需要进行接地装置的布设，接地装置和杆塔地网之间的连接点距离应该在15m 以上。在避雷器受到雷击时，避雷器和大地连接的装置上就会形成一个很高的电位，在雷电沿着接地网逐渐传播到接地点的过程中，雷电的作用会逐渐减弱，这样就不会在高压线路出现反击事故[3]。在变电所线路中，因为配电装置到变电所第一根出线杆的距离较大，所以在具体的防雷保护过程中，可以将避雷线设置在变电所构架上，将这一段线路保护好，这样的方法会比避雷针的设置更具有经济性。因为避雷线的两端具有分流作用，所以将其设置在门型架构上也可以达到良好的防雷效果，但是在土壤电阻率超过1000Ω·m 的地区，则应该进行集中接地装置的设置。在土壤电阻率低于500Ω·m 地区的35KV-60KV 的配电装置中，避雷线可以设置在门型架构上，但是也需要进行集中接地装置的设置。如果土壤所具有的电阻率超过500Ω·m，避雷线应该在终端杆塔位置终止，并用避雷针来进行一档线路保护。