小议架空线路防雷

青青

0.引言 架空输电线路是电力系统及电力网的重要组成部分,由于它运行在大自然之中，故极易受到外界条件的影响和损害，其中最主要的因素之一就是雷击。尤其在旷野或丘陵、高山，遭遇雷击的几率更大。雷击架空输电线路会引起线路开关跳闸，线路元件及电气设备损坏、供电中断，甚至系统瓦解等恶性事故。因此，架空输电线路防雷是电力系统防雷工作的一项重要内容。
　　在长期运行实践中，电力部门积累了很多有效的经验,但是，架空输电线路的雷击事故仍是影响系统安全的主要的因素。据资料统计，某地区的220kV线路，在1999～2008年的十年中发生25次雷击跳闸，占全部故障跳闸的83％，其中17次重合成功，8次造成线路停电。表1为某网省公司截至2005年6月底不完全统计资料，虽然年平均雷击跳闸率不高，但单条线路的雷击跳闸率还是比较高。
　　近几年来，国内500kV线路的雷击事故已成为仅次于外力破坏的第二位影响安全的因素。相当部分35kV～220kV的架空输电线路，雷击也是影响其运行安全稳定的首要因素。因此，加强对架空输电线路防雷措施的研究及实施有十分重要的现实性和紧迫性的意义。
　　
　　1.架空线路遭雷击原因分析
　　架空线路遭受雷击跳闸，分为直击雷和绕击雷，雷电流幅值也有大有小，遭受雷击概率最大的是杆塔接地网的接地电阻过高和避雷线保护角过大的线路。现将雷击事故主要原因分析如下。
　　1．1杆塔存在隐患
　　某些主网线路中水泥杆是通过内部钢筋接地的，一旦大的雷电流通过杆内部钢筋，极容易引起水泥杆爆裂，造成杆塔的破坏，尤其是那些运行后出现表面有裂纹或风化严重的水泥杆，是目前防雷存在的严重隐患之一。
　　1．2安全技术措施不足
　　部分配电线路设备未能按设计规范要求装设相应的防雷装置，部分10kV配电线路设备的设计未考虑防雷的安全技术措施，或未根据地区特点采取相应的防雷安全措施。
　　1．3多雷区使用普通型合成绝缘子
　　目前，实际中在绝缘子选型使用上，还主要考虑合成绝缘子维护和检测工作量较小，因此很多主网线路在多雷区仍采用普通型合成绝缘子。由于合成绝缘子两端均压环短接了部分空气间隙，使其耐雷水平比同样安装高度的瓷绝缘子偏低。根据规程要求，在雷击多发区域，不宜使用合成绝缘子。
　　1．4架空地线存在的问题
　　某些线路保护角偏大对绕击不利。比如在湖北某些多雷区，就不满足规程规定的220kV输电线路双[论文网 www.ap5u.com]避雷线保护角不大于20°的防雷要求。
　　2.防雷指标
　　输电线路防雷性能的优劣，在工程上主要用耐雷水平和雷击跳闸率这两个指标来衡量。
　　耐雷水平是指线路遭受雷击时不致引起绝缘闪络的最大雷电流幅值，它是表征线路耐雷性能的一个基本参数。
　　为保证输电线路运行安全，当线路经过一般土壤电阻率地区时，装设地线的500kV线路耐雷水平一般不低于125～175kA，大跨越档中央和发电厂、变电所进线保护段耐雷水平不低于175kA。雷击跳闸率是指折算到年雷电日数为40的标准条件下，每100km线路每年因雷击引起的线路跳闸次数，雷击跳闸率是衡量线路防雷性能的综合性指标(为了表征雷电活动频度，采用年平均雷暴日作为计量单位。一天内只有听到一次雷声，就记为一个雷暴日。由于各年变化较大，所以要采用多年平均值)。
　　3.架空线路的防雷措施
　　纵观国内外多年运行经验，行之有效的线路防雷措施有很多，其中一些是重要的基本措施，另一些则是应根据线路具体情况考虑是否采取的补充措施。下面就介绍三种有效的防雷措施。
　　3．1架设避雷线
　　架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还具有分流作用以减小流经杆塔的雷电流，降低塔顶电位；通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压；对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。通常来说，线路电压愈高，采用避雷线的效果愈好，而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈低。规程规定，220kV及以上电压等级的输电线路应全线架设避雷线，l10 kV线路一般也应全线架设避雷线。同时，为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率，避雷线对边导线的保护角应做得小一些，一般采用20°～30°。220kV及330kV 双避雷线线路应做到20°左右，500kV及以上的超高压、特高压线路都架设双避雷线，保护角在15°及以下，山区宜采用较小的保护角。杆塔上两根地线间的距离，不应超过导线与地线问垂直距离的5倍。
　　3．2降低杆塔接地电阻
　　为了输电线路防雷的可                                [/td][/tr]                [/table]
靠，每一根杆塔一般都应敷设接地装置，并与地线牢固连接，以使击中地线或塔顶的雷电流通过较低的接地电阻泄入大地。降低杆塔冲击接地电阻是提高线路耐雷水平和降低雷击跳闸率最有效也是最经济的方法。表2为110～500kV线路耐雷水平与杆塔接地电阻的关系。从表中相对危险因数可以看出电压等级越高，降低杆塔接地电阻的作用将变得更加重要。
　　
　　            表2 110—500kV线路耐雷水平与杆塔接地电阻的关系
　　        
　　3．3架设耦合地线
　　在降低杆塔接地电阻有困难时，可采用架设耦合地线的措施，即在导线下方再架设一条地线。它的作用主要有两个方面：一是加强避雷线与导线间的耦合，使线路绝缘上的过电压降低；二是增加了对雷电流的分流作用。运行经验表明，耦合地线对减小雷击跳闸率的效果是显著的，尤其是山区的输电线路其效果更为明显。除此以外，还有很多其他措施，比如：配网可采用中性点非有效接地方式运行；加强线路绝缘；装设自动重合闸装置以及安装线路避雷器等等。
　　4.结语
　　输电线路防雷设计的目的是提高线路的防雷性能，降低线路的雷击跳闸率。在确定线路防雷的方式时，应综合考虑系统的运行方式，线路的电压等级和重要程度、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特点、土壤电阻率的高低等自然条件，参考当地原有线路的运行经验，根据技术经济比较的结果，采取合理的措施。
　　
　　参考文献：
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　　[3]杜澍春．高压输电线路防雷保护的若干问题[J]．电力设备，2001，(1)．                                [/td][/tr]                [/table]