架空輸電線路常用防雷措施

摘要：架空輸電線路防雷是電力系統防雷工作的重要方面，常用的防雷改進措施有：架設避雷線、安裝避雷針、加強線路絕緣、采用差絕緣方式、裝設藕合地線或輛合地理線、升高避雷線減小保護角、裝設消雷器及預放電棒與負角保護針、使用接地降阻劑等。解決線路的雷害問題，要從實際出發因地制宜，綜合治理。
　　關鍵詞：接地電阻、差絕緣、耦合地線、避雷線、消雷器
　　 架空輸電線路是電力網及電力系統的重要組成部分。由于它暴露在自然之中，故極易受到外界的影響和損害，其中最主要的一個方面是雷擊。架空輸電線路所經之處大都為曠野或丘陵、高山，輸電線路長，遭遇雷擊的機率較大。
　　 架空輸電線路雷害事故的形成通常要經歷這樣四個階段：輸電線路受到雷電過電壓的作用：輸電線路發生閃絡；輸電線路從沖擊閃絡轉變為穩定的工頻電壓；線路跳閘，供電中斷。針對雷害事故形成的四個階段，現代輸電線路在采取防雷保護措施時，要做到“四道防線”，即：
　　1 防直擊，就是使輸電線路不受直擊雷。
　　2 防閃絡，就是使輸電線路受雷后絕緣不發生閃絡。
　　3 防建弧，就是使輸電線路發生閃絡后不建立穩定的工頻電弧。
　　4 防停電，就是使輸電線路建立工頻電弧后不中斷電力供應。
　　 架空輸電線路防雷的具體措施
　　 現對生產運行部門常用的架空輸電線路防雷改進措施簡述如下：
　　 1架設避雷線
　　 架設避雷線是輸電線路防雷保護的最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導線，同時還具有以下作用：
　　1）分流作用，以減小流經桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位；
　　2）通過對導線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓；
　　3）對導線的屏蔽作用還可以降低導線上的感應過電壓。
　　 通常來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好，而且避雷線在線路造價中所占的比重也愈低。因此，110kV及以上電壓等級的輸電線路都應全線架設避雷線。
　　 同時，為了提高避雷線對導線的屏蔽效果，減小繞擊率，避雷線對邊導線的保護角應做得小一些，一般采用20°～30°。220kV及330kV雙避雷線線路應做到20°左右，500kV及以上的超高壓、特高壓線路都架設雙避雷線，保護角在15°左右。
　　 2安裝避雷針
　　 安裝避雷針也是架空輸電線路常用的一種防雷措施。
　　 但是在實際應用卻存在以下問題：
　　1）由于避雷針而導致雷擊概率增大
　　2）保護范圍小
　　 國內外不少防雷專家，對避雷針能向被保護物有多大的保護距離做了系統的研究得出的結論是：“對一根垂直避雷針無法獲得十分肯定的保護區域”。英國的BS6551法規曾指出：“經驗顯示不能依賴避雷針提供任何保護區內的完整保護”。而德國防雷法規則有意識地不引入避雷針保護范圍的概念。從避雷針因側擊雷、繞擊雷，造成事故的實例來分析，其保護范圍是不十分肯定的。
　　 由于避雷針的引雷作用，所以雷擊次數就會提高，當雷電被吸引到針上，在強大的雷電流沿針而流入大地過程中，雷電流周圍形成的磁場會產生截應過電壓，它與雷電流的大小及變化速度成正比，與雷擊的距離成反比。而被保護物的自然屏蔽裝置對電磁感應或電磁干擾的屏蔽作用，不能達到有效屏蔽，使被保護區內的弱電設備因感應過電壓而損壞。
　　 4）反擊的危害
　　 當雷電被吸引到針上，將有數千安的高頻電流通過避雷針及其接地引下線和接地裝置，此時針和引線的電壓很高，若針對被保護物之間的距離小于安全距離時，會由針及引下線向被保護物發生反擊，損壞被保護物。我國國標規定針距被保護物的空氣中距離≥5米，針距被保護物的接地裝置間的地中距離Sd≥3米，針對這一要求，微波塔和電視發射塔的各種天線上的避雷針是難以滿足規范的要求。
　　 5）電磁感應問題
　　 在強大的雷電流沿避雷針向下流入地中的過程中，會在周圍產生強大的電磁場，它會使微波通信、計算機等設備產生誤動。強大的電磁場，可以使金屬開口環或打包用鐵箍的接觸不良處發生放電，從而引燃引爆易燃易爆物。更常見的則是引起微電子設備 (通信設備，計算機設備等)的失靈與損壞。受雷擊的針及引線，在高頻雷電流作用下，將從接觸點至地面產生一個較高的接觸電壓。當雷電流流入大地擴散時，在入地點沿半徑各點形成不同的電位，若跨入該區域會產生很高的跨步電壓。在測避雷針不適用于對弱電設備的保護，更不易用于易燃易爆品的防雷保護。因它引來強大的雷電流在接地引線斷線卡處易產生火花，還會在附近的金屬開口環處產生火花，從而引起事故。
　　3加強線路絕緣
　　 由于輸電線路個別地段需采用大跨越高桿塔(如：跨河桿塔)，這就增加了桿塔落雷的機會。高塔落雷時塔頂電位高，感應過電壓大，而且受繞擊的概率也較大。為降低線路跳閘率，可在高桿塔上增加絕緣子串片數，加大大跨越檔導線與地線之間的距離，以加強線路絕緣。在35kV及以下的線路可采用瓷橫擔等沖擊閃絡電壓較高的絕緣子來降低雷擊跳閘率。。
　　4采用差絕緣方式
　　 此措施適宜于中性點不接地或經消弧線圈接地的系統，并且導線為三角形排列的情況。所謂差絕緣，是指同一基桿塔上三相絕緣有差異，下面兩相較之最上面一相各增加一片絕緣子，當雷擊桿塔或上導線時，由于上導線絕緣相對較“弱”而先擊穿，雷電流經桿塔人地，避免了兩相閃絡。湖南郴州電業局和包頭供電局在雷害嚴重的一些35kV線路上應用了這一方法，收到了事故率明顯下降的效果。據計算，采用差絕緣后，線路的耐雷水平可提高24%。
　　 5采用不平衡絕緣方式
　　 在現代高壓及超高壓線路上，同桿架設的雙回路線路日益增多，對此類線路在采用通常的防雷措施尚不能滿足要求時，可考慮采用不平衡絕緣方式來降低雙回路雷擊同時跳閘率，以保障線路的連續供電。不平衡絕緣的原則是使雙回路的絕緣子串片數有差異，這樣，雷擊時絕緣子串片數少的回路先閃絡，閃絡后的導線相當于地線，增加了對另一回路導線的耦合作用，提高了線路的耐雷水平使之不發生閃絡，保障了另一回路的連續供電。
　　6藕合地埋線
　　 藕合地埋線可起兩個作用，一是降低接地電阻，《電力工程高壓送電線路設計手冊》指出:連續伸長接地線是沿線路在地中埋設1—2根接地線，并可與下一基塔的桿塔接地裝置相連，此時對工頻接地電阻值不作要隸_國內外的運行經驗證明，它是降低高土壤電阻率地區桿塔接地電阻的有效措施之一。二是起一部分架空地線的作用，既有避雷線的分流作用，又有避雷線的藕合作用。據有的單位的運行經驗，在一個20基桿塔的易擊段埋設藕合地埋線后，10年中只發生一次雷擊故障，有文獻介紹可降低跳閘率40%，顯著提高線路耐雷水平。
　　 7預放電棒與負角保護針
　　 預放電棒的作用機理是減小導、地線間距，增大藕合系數，降低桿塔分流系數，加大導線、絕緣子串對地電容，改善電壓分布；負角保護針可看成裝在線路邊導線外側的避雷針,其目的是改善屏蔽，減小臨界擊距。預放電棒與負角保護針常一起裝設，這一方法曾在廣東、貴州等地采用，有一定的效果。制作、安裝和運行維護方便，以及經濟花費不多是其特點。
　　8裝設消雷器
　　 消雷器是一種新型的直擊雷防護裝置，在國內已有十余年的應用歷史，目前架空輸電線路上裝設的消雷器已有上千套，運行情況良好。雖然對消雷器的機理和理論還存在懷疑和爭論，但它確實能消除或減少雷擊的事實已被越來越多的人承認與接受。消雷器對接地電阻的要求不嚴，其保護范圍也遠比避雷針大。在實際裝設時，應認真解決好有關的各個環節中的問題。
　　 9使用接地降阻劑
　　 近幾年來國內一些單位在處理接地時使用了降阻劑，取得了較好的降阻效果，介紹降阻劑的文章也不少，降阻劑確實熱極一時。據有關資料介紹，降阻劑使用后接地電阻隨時間的推移而下降，并且由于其PH值一般均在7.6一8.5之間，有的呈中性略偏堿，對接地體有鈍化保護作用，故基本無腐蝕現象。但是，使用較長時間表明接地降阻劑對接地體產生了嚴重的腐蝕。故在采用這一方法時應關注長期的效果，特別是對接地體的腐蝕問題。
　　 10采用中性點非有效接地方式
　　 在我國35kV及以下電力系統中采用中性點不接地或經消弧線圈接地的方式。這樣可使由雷擊引起的大多數單相接地故障能夠自動消除，不致引起相間短路和跳閘。而在二相或三相落雷時，由于先對地閃絡的一相相當于一條避雷線，增加了分流和對未閃絡相的耦合作用，使未閃絡相絕緣上的電壓下降，從而提高了線路的耐雷水平。因此，對35kV線路的鋼筋混凝土桿和鐵塔，必須做好接地措施。
　　 總之，影響架空輸電線路雷擊跳閘率的因素很多，有一定的復雜性，解決線路的雷害問題，要從實際出發，因地制宜，綜合治理。在采取防雷改進措施之前，要認真調查分析，充分了解地理、氣象及線路運行等各方面的情況，核算線路的耐雷水平，研究采用措施的可行性、工作量、難度、經濟效益及效果等，最后來決定準備采用某一種或幾種防雷改進措施。

發布時間:2011-2-17 訪問次數:2700