山区架空配电线路防雷害分析与减灾对策

黄伟鹏

国网福建省电力有限公司南安市供电公司，福建 泉州 362300

0 引言

山区架空配电线路在实际运行中容易受到雷击事故的影响。山区配电架空新路布局分散、杆塔结构复杂、绝缘水平低等特点，加大了雷害治理的难度，以往运用高压输电网和变电站的技术手段已不适应于配网架空线路的雷害治理。这需要引起电力工作者的高度重视，采用科学合理的方式和手段加强综合管控，降低雷击事故造成的危害程度。

1 易雷区地形地貌特征

山区容易受到雷害侵袭，尤以以下情况更甚。

（1）风口、顺风河谷以及峡谷等地带被称为雷暴走廊，很容易造成雷击。

（2）如果配电线路的附近比较潮湿，属于易雷区，如杆塔附近存在水库、湖泊、河流、池塘、森林或山丘等地形，就容易出现雷击。

（3）如果土壤电阻率存在突变地带同样属于易雷区，如地质断层地带、土壤当中有岩石、岩石山脚下存在河谷等地带。

（4）地下水位比较高的地带以及地下存在导电性矿的地带属于易雷区。

（5）若土壤的电阻率没有过大的变化，但是属于山丘且存在植被，就容易受到雷击，如雷电可能会击中山顶等地方。

2 山区架空配电线路受雷击影响的原因

架空线路上会产生雷电过电压，主要包括两种类型，一是由雷电直击线路或杆塔引起的直击雷电过电压，二是在雷击线路周围由电磁感应引起的感应雷电过电压。配网雷害事故中，80%～95%是由感应雷引起的，配电线路绝缘水平低，即便装设避雷线也会反击，防止直击雷的作用不大。相比高压输电线路，配电线路的雷电故障很难完全消除，只能根据降低雷电故障发生概率这一原则保护配电线路。绝缘导线雷击断线的过程较为复杂，主要是雷击过电压穿过导线绝缘层，导线绝缘层出现针孔状，之后就会形成绝缘子闪络的情况，并形成工频短路电流。在这种情况下，电弧的弧根会被附近绝缘阻隔，无法沿着导线的表面移动，只可以在闪络处固定，因此导线会被烧断。此外，当雷电过电压在裸导线上作用时会引起绝缘子闪络，在这种情况下，工频短路电弧在气流等外部作用的影响下可以沿着导线的表面向电源的对向滑动，不会在某一处集中燃烧。同时，在工频续流烧断绝缘子或者导线之前，断路器就会自动将工频电弧切断，不会引起严重后果。

3 山区架空配电线路防雷的原则

现代科学技术的持续发展和进步给当前山区架空配电线路防雷工作提供了良好前提条件，能够应用的防雷技术手段呈现出明显多样化特征。不同防雷技术所应用的条件、效果以及范围都有较大差异，实际解决山区架空配电线路雷击危害的过程中，要能够结合线路的具体情况，遵循预防为主、综合治理的原则，开展架空配电线路差异化防雷工作，不仅要增强山区架空配电线路的抗雷性能，还要注重做好经济收入的综合考虑工作。同时，山区架空配电线路防雷工作开展过程中，还要遵循科学性、合理性原则，综合把握山区架空配电线路的设置情况，选择合适的防雷方法和手段，促进防雷工作落实到位，并取得显著成效[1-2]。

4 山区架空配电线路减灾对策

使用架空地线保护感应雷可以充分发挥避雷线的屏蔽作用，使相导线中的过电压控制效果良好，但是这一方式对接地提出了较高要求，成本投入较大，而山区架空配电线路所具备的绝缘程度较低，容易出现反击闪络问题，因而推广效果不佳，建议采取疏导和堵塞两种防范方式。所谓疏导，就是指利用避雷装置转移或固定工频电弧的弧根，使弧根在金具上燃烧，从而避免导线或绝缘子被烧掉；堵塞指的是阻止雷击闪络后工频续流起弧，其根本目的是提高导线的绝缘水平，降低雷击闪络概率，以及阻止雷击闪络后工频续流起弧。

4.1 堵塞式防雷

避免雷击断线的关键是提高线路的绝缘水平，但是配电网实际运行中采用绝缘横担依然有雷击断线事故发生，因此，若想提高线路的绝缘水平就应该利用更长一些的绝缘横担。但是，由于其不利于保障实际运行的经济性，从防雷的实际情况出发，不可能将雷击事故率降低到零，尤其是在绝缘导线绝缘层良好的情况下，绝缘子连接绝缘导线的雷电冲击绝缘水平可以在绝缘子U50%的基础上增加约100 kV。通过试验发现，对于绝缘层破损的导线，有的仅在绝缘子的U50%上增加了约20 kV。

4.2 疏导式防雷，加装防雷装置

穿刺型防护金具（见图1）和避雷器是较为常用的防雷装置，在疏导式防雷中发挥着重要作用。穿刺型防护金具具有良好的防雷效果，其空气气隙击穿电压小于绝缘子的U50%放电电压，可以丰富雷击闪络的放电途径，让工频电弧在金具上而不是在导线或绝缘子上燃烧，避免导线被烧断（见图2）。同样，避雷器也至关重要。技术人员可以科学调整避雷器的参数，使避雷器的动作电压低于绝缘子的冲击闪络电压，让避雷器能够在绝缘子闪络之前释放动作能量，截断工频短路电流[3]。

图1 穿刺式防护金具

图2 穿刺式防护金具放电

4.3 降低接地电阻

山区架空配电线路防雷害工作进行过程中要注重结合雷害事故的常见问题，找到切实有效的应对和处理方法，合理控制好架空线路各项情况，适当地降低架空线路本身或者设备的接地电阻。架空线路在承受雷击灾害时，会受到杆塔接地的影响，进而会影响整个架空线路的实际运行状态。为实现减灾目标，需在山区架空配电线路设置过程中合理降低线路、设备的接地电阻，使其能够在短时间内向大地泄入雷电波，在保证线路本身设备电压稳定的基础上，减少损害设备情况的发生[4]。

4.4 定期更换老式氧化锌避雷器

氧化锌避雷器由于与配网接触网有电连接，长期遭受高压电，容易老化，会缩短其使用寿命，对电网运行形成潜在的安全隐患，因而应按规程周期逐步更换。有条件的可以使用专门仪器进行测试，确保避雷器的泄漏电流小于500 μA。同时，根据避雷器的漏电情况明确避雷器的运行状态，如果避雷器的泄漏电流超过标准且系统电压正常，需要考虑避雷器是否存在污渍、受潮、老化等情况，由技术人员根据避雷器的实际情况采取科学措施对避雷器进行维护与检修[5]。

5 结束语

山区配网线路覆盖广、数量多，需要探索科学合理的方法指导配网线路防雷工作。结合杆塔所处地区雷电活动参数、杆塔结构、绝缘配置、地形地貌特征、历史雷击数据等给出耐雷性能弱的杆塔以及各种防雷措施的特点，确定差异化的防雷措施，遵循经济适用、操作简单等原则开展防雷工作，降低雷击造成的绝缘子损坏、导线被烧断以及同杆跳闸等故障的发生概率，同时需要通过安装合适的绝缘配置并采取科学的防雷措施降低跳闸概率。