山区架空配电线路防雷接地技术研究

陈秀莲 陈 怡

（内蒙古自治区阿拉善盟气象局，内蒙古 阿拉善 750306）

山区架空配电线路作为山区电力系统向用电用户传输电力的重要电力设施，可实现对地方居住居民与山区附近居民提供供电支撑。但综合对地区的现行供电情况调查发现，在常发性雨季，架空的配电线路会常受到雷电等外界环境因素的干扰，出现突发性故障，加之由于当前山区的经济水平较低，配电线路在建设时本身存在的诸多问题，这些问题均在不同程度上影响了供电单位对地方居住群体的供电服务，甚至在一定程度上使线路的运行受到威胁。而一旦地区出现雷电现象，不仅在某种程度上对地方居住群体的日常生活造成干预，同时还会在一定程度上造成巨额的经济财产损失。发生雷击时，通常会出现三种不同情况，分别为击中避雷线、击中杆塔、击中导线。尽管我国电力产业在市场不断发展中呈现一种新的发展趋势，但在对其的深度调查中发现，其运行受到电力雷击现象的影响属于一种随机行为，是无法预测或直接规避的，只能在供电过程中，采取有效的措施，对此种现象进行预防，从而降低雷击现象的发生概率，当雷害事故一旦发生，对于通电线路以及各类输电设施而言，都会造成严重危害，最终导致周围供电中断，甚至出现严重的火灾事故和触电事故[1]。因此，针对雷害事故可能会造成的严重后果，本文开展山区架空配电线路防雷接地技术研究。

1 山区架空配电线路防雷接地技术设计

1.1 安装线路型避雷器

为了确保在雷暴天气山区架空配电线路依然能够保持稳定地运行，本文采用在终端供电线路上安装避雷装置的方式，初步降低雷电现象对供电行为的负面干预，在此过程中，可将避雷设备与电路绝缘板进行并联连接，避免由于突发性故障导致避雷效果降低，从而减小在该线路上通过的电流以及电压。针对传统接地技术存在的问题，将其避雷器改为线路型避雷器，在容易受到雷击或接地电阻降低困难的区域内安装基于线路型的避雷设备。安装示意图如图1 所示。

图1 雷器安装示意图

同时，安装线路型避雷器可将线路杆塔的耐雷水平提高到200kA～300kA，确保在绝缘子串上不会出现散落现象。完成对避雷器的安装后，还需要对侧向避雷针进行安装[2]。通常情况下，避雷针应当安装在山区架空配电线路杆塔上，其主要作用是进一步提高避雷线对雷击的吸引能力，从而扩大雷暴天气避雷线对配电线路的保护范围。针对当前山区架空配电网中已经投入使用的线路，应当在输电线路上安装侧向避雷针[3]。根据实际需要，可直接购买已经成型的防绕击侧向避雷针，并按照说明将其安装在输电线上。在实际运行过程中，当其中的先导设备向着地面的方向传导时，可通过调控输电线高度的方式，使雷电与地面之间存在一定距离，在此种条件，可认为此时输电线路之间的交互作用可能会形成一个隐性电场，而其中避雷针的作用，便是使此种后期形成的电场发生畸变，将传导到空间中的雷电，在受到干预后，传导到地层，以此减少在线路上形成的电压或电流。综合考虑山区架空配电线路上连接的电气设备性能，在其实际运行过程中，各类电气设备可能会由于承受电压、保护装置特性等多个方面的影响使得避雷器的性能发生改变，因此为了进一步提高绝缘效果，需要实现对绝缘配合的进一步优化[4]。为进一步探究各类电气设备的具体绝缘性能，可通过1min 工频耐压的方式对其进行测试，通过测试得出的结果判断设备对雷电、操作过电压等耐受情况，以此为后续接地操作提供更科学的依据。在选择绝缘子串片数量时，应当确保在雷暴天气时依然具备良好的机电强度，能够确保在恶劣的环境当中，依然不会出现闪络现象。针对个别杆塔所处易击区域或接地土壤的电阻率较高的环境可考虑进一步增加绝缘子串的数量，以此确保过电压的需要。

图2 接地模块侧视剖面图

1.2 架空配电线路杆塔接地

在完成上述相关工作的基础上，为了进一步降低杆塔接地的电阻值，可采用提高线路耐雷水平的方式，对终端线路进行处理，降低由于雷击导致的电路跳闸问题。因此，在对终端架设的配电线路杆塔进行接地处理，需要明确按照接地标准要求执行。针对山区经常遭受雷击的杆塔以及架空线路，需要在其区域范围内加强并改善现有接地装置，并对其进行检验，判断其是否具备接地电阻的数值要求，可以采用新型接地体或减小土壤当中的电阻率的方式实现。

针对土壤电阻率在100Ω.m～300Ω.m 范围内的山区，线路应当在传统典型设计方法的基础上增加新的接地体。在对接地体的数量进行选择时，需要根据山区实际环境对其电阻阻值进行测定，从而实现对其有效调节。当土壤电阻率在300Ω.m～2000Ω.m 范围内的山区，应当采用钢绞线进行水平敷设的方式实现接地操作。对于土壤电阻率超过2000Ω.m的山区，应当采用接地网对架空配电线路杆塔进行接地[5]。根据实际情况，以工频接地电阻作为参考，计算得出冲击接地电阻阻值，进而得出在进行架空配电线路杆塔接地应当设置的工频接地电阻参数，其计算公式如公式（1）所示：

公式（1）中，R 表示为杆塔工频接地电阻参数；ρ表示为接地线路密度；L 表示为接地线路长度；h 表示为架空配电线路杆塔高度；d 表示为架空配电线路杆塔宽度。同时，在实际接地过程中，应当按照杆塔接地电阻规定，对每个杆塔的工频接地电阻进行测定，具体如表1 所示。

根据上述公式，计算得出杆塔工频接地电阻参数，并结合表1 中规定的内容，完成对架空配电线路杆塔的接地操作，确保杆塔接地的合理性。

表1 架空配电线路杆塔接地电阻表

2 实验论证分析

为了进一步验证本文上述提出的山区架空配电线路防雷接地技术在实际应用中是否能够实现对配电线路的防雷保护，选择以某山区电线典型雷击案例为例，针对其进行分析并按照本文上述设计思路找出正确的接地措施，从而判断是否能够实现对电路跳闸率的降低。本文选择的山区架空配电线路雷击事故中线路全长为38.26km，为双回路架设结构。当出现雷击时，线路避雷器产生作用，并分相差流保护，输电线路B、C 相出现跳闸事故，造成了周围居民区大面积停电。出现雷击事故的主要原因是雷暴挑起，B 相导线距悬垂线1250mm 位置被雷击，在C相合成绝缘子以及横担上也存在被雷击的放电痕迹。针对这一雷击事故问题，引入本文上述提出的山区架空配电线路防雷接地技术，对其进行防雷保护，并对后续具体应用中的电路跳闸情况进行记录，得出如表2 所示结果。

表2 山区架空配电线路跳闸记录表

从表2 中得出的数据可以看出，在近90 天的记录中仅在7月16～7 月31 雷暴天气高发时B 相和C 相出现了一次跳闸现象，并且跳闸后迅速完成了调整，没有造成更加严重的事故发生。因此，通过上述记录结果可以进一步证明，本文提出的山区架空配电线路防雷接地技术在实际应用中能够有效降低线路跳闸率，为山区架空配电线路的平稳运行提供保障。

结束语

本文针对山区架空配电线路防雷接地进行了详细的分析，并通过对山区配电线路在近几年出现的雷击跳闸事故及出现原因分析的基础上，针对山区环境复杂，杆塔接地电阻偏大等问题，提出一种全新的接地技术，并通过将该技术应用于实际的山区架空配电线路当中证明了该技术的应用能够有效减小线路的跳闸率，从而为架空配电线路在雷暴天气的稳定运行提供保障。同时，在实际开展防雷工作时，应当从线路施工的设计源头出发，在设计时充分考虑到架空配电线路的保护角，尽可能采用零保护角的方式，进一步扩大本文上述选择的线路型避雷器的保护范围，从而减少雷电绕击的可能，对于山区、丘陵地带的架空配电线路的稳定运行具有更高的现实意义。