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(tǒng)防雷工作的重要方面，常用的防雷改進(jìn)措施有：架設(shè)避雷線、安裝避雷針、加強(qiáng)線路絕緣、采用差絕緣方式、裝設(shè)藕合地線或輛合地理線、升高避雷線減小保護(hù)角、裝設(shè)消雷器及預(yù)放電棒與負(fù)角保護(hù)針、使用接地降阻劑等。解決線路的雷害問(wèn)題，要從實(shí)際出發(fā)因地制宜，綜合治理。
　　關(guān)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(wǎng)及電力系統(tǒng)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(gè)方面是雷擊。架空輸電線路所經(jīng)之處大都為曠野或丘陵、高山，輸電線路長(zhǎng)，遭遇雷擊的機(jī)率較大。
　　 架空輸電線路雷害事故的形成通常要經(jīng)歷這樣四個(gè)階段：輸電線路受到雷電過(guò)電壓的作用：輸電線路發(fā)生閃絡(luò)；輸電線路從沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定的工頻電壓；線路跳閘，供電中斷。針對(duì)雷害事故形成的四個(gè)階段，現(xiàn)代輸電線路在采取防雷保護(hù)措施時(shí)，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(luò)，就是使輸電線路受雷后絕緣不發(fā)生閃絡(luò)。
　　3 防建弧，就是使輸電線路發(fā)生閃絡(luò)后不建立穩(wěn)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(yīng)。
　　 架空輸電線路防雷的具體措施
　　 現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行部門常用的架空輸電線路防雷改進(jìn)措施簡(jiǎn)述如下：
　　 1架設(shè)避雷線
　　 架設(shè)避雷線是輸電線路防雷保護(hù)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(dǎo)線，同時(shí)還具有以下作用：
　　1）分流作用，以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位；
　　2）通過(guò)對(duì)導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓；
　　3）對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用還可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓。
　　 通常來(lái)說(shuō)，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(jià)中所占的比重也愈低。因此，110kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路都應(yīng)全線架設(shè)避雷線。
　　 同時(shí)，為了提高避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽效果，減小繞擊率，避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角應(yīng)做得小一些，一般采用20°～30°。220kV及330kV雙避雷線線路應(yīng)做到20°左右，500kV及以上的超高壓、特高壓線路都架設(shè)雙避雷線，保護(hù)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(shí)際應(yīng)用卻存在以下問(wèn)題：
　　1）由于避雷針而導(dǎo)致雷擊概率增大
　　2）保護(hù)范圍小
　　 國(guó)內(nèi)外不少防雷專家，對(duì)避雷針能向被保護(hù)物有多大的保護(hù)距離做了系統(tǒng)的研究得出的結(jié)論是：“對(duì)一根垂直避雷針無(wú)法獲得十分肯定的保護(hù)區(qū)域”。英國(guó)的BS6551法規(guī)曾指出：“經(jīng)驗(yàn)顯示不能依賴避雷針提供任何保護(hù)區(qū)內(nèi)的完整保護(hù)”。而德國(guó)防雷法規(guī)則有意識(shí)地不引入避雷針保護(hù)范圍的概念。從避雷針因側(cè)擊雷、繞擊雷，造成事故的實(shí)例來(lái)分析，其保護(hù)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(shù)就會(huì)提高，當(dāng)雷電被吸引到針上，在強(qiáng)大的雷電流沿針而流入大地過(guò)程中，雷電流周圍形成的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生截應(yīng)過(guò)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(hù)物的自然屏蔽裝置對(duì)電磁感應(yīng)或電磁干擾的屏蔽作用，不能達(dá)到有效屏蔽，使被保護(hù)區(qū)內(nèi)的弱電設(shè)備因感應(yīng)過(guò)電壓而損壞。
　　 4）反擊的危害
　　 當(dāng)雷電被吸引到針上，將有數(shù)千安的高頻電流通過(guò)避雷針及其接地引下線和接地裝置，此時(shí)針和引線的電壓很高，若針對(duì)被保護(hù)物之間的距離小于安全距離時(shí)，會(huì)由針及引下線向被保護(hù)物發(fā)生反擊，損壞被保護(hù)物。我國(guó)國(guó)標(biāo)規(guī)定針距被保護(hù)物的空氣中距離≥5米，針距被保護(hù)物的接地裝置間的地中距離Sd≥3米，針對(duì)這一要求，微波塔和電視發(fā)射塔的各種天線上的避雷針是難以滿足規(guī)范的要求。
　　 5）電磁感應(yīng)問(wèn)題
　　 在強(qiáng)大的雷電流沿避雷針向下流入地中的過(guò)程中，會(huì)在周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，它會(huì)使微波通信、計(jì)算機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)。強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，可以使金屬開口環(huán)或打包用鐵箍的接觸不良處發(fā)生放電，從而引燃引爆易燃易爆物。更常見(jiàn)的則是引起微電子設(shè)備 (通信設(shè)備，計(jì)算機(jī)設(shè)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(diǎn)至地面產(chǎn)生一個(gè)較高的接觸電壓。當(dāng)雷電流流入大地?cái)U(kuò)散時(shí)，在入地點(diǎn)沿半徑各點(diǎn)形成不同的電位，若跨入該區(qū)域會(huì)產(chǎn)生很高的跨步電壓。在測(cè)避雷針不適用于對(duì)弱電設(shè)備的保護(hù)，更不易用于易燃易爆品的防雷保護(hù)。因它引來(lái)強(qiáng)大的雷電流在接地引線斷線卡處易產(chǎn)生火花，還會(huì)在附近的金屬開口環(huán)處產(chǎn)生火花，從而引起事故。
　　3加強(qiáng)線路絕緣
　　 由于輸電線路個(gè)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(jī)會(huì)。高塔落雷時(shí)塔頂電位高，感應(yīng)過(guò)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(shù)，加大大跨越檔導(dǎo)線與地線之間的距離，以加強(qiáng)線路絕緣。在35kV及以下的線路可采用瓷橫擔(dān)等沖擊閃絡(luò)電壓較高的絕緣子來(lái)降低雷擊跳閘率。。
　　4采用差絕緣方式
　　 此措施適宜于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，并且導(dǎo)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(dāng)雷擊桿塔或上導(dǎo)線時(shí)，由于上導(dǎo)線絕緣相對(duì)較“弱”而先擊穿，雷電流經(jīng)桿塔人地，避免了兩相閃絡(luò)。湖南郴州電業(yè)局和包頭供電局在雷害嚴(yán)重的一些35kV線路上應(yīng)用了這一方法，收到了事故率明顯下降的效果。據(jù)計(jì)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(xiàn)代高壓及超高壓線路上，同桿架設(shè)的雙回路線路日益增多，對(duì)此類線路在采用通常的防雷措施尚不能滿足要求時(shí)，可考慮采用不平衡絕緣方式來(lái)降低雙回路雷擊同時(shí)跳閘率，以保障線路的連續(xù)供電。不平衡絕緣的原則是使雙回路的絕緣子串片數(shù)有差異，這樣，雷擊時(shí)絕緣子串片數(shù)少的回路先閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當(dāng)于地線，增加了對(duì)另一回路導(dǎo)線的耦合作用，提高了線路的耐雷水平使之不發(fā)生閃絡(luò)，保障了另一回路的連續(xù)供電。
　　6藕合地埋線
　　 藕合地埋線可起兩個(gè)作用，一是降低接地電阻，《電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)》指出:連續(xù)伸長(zhǎng)接地線是沿線路在地中埋設(shè)1—2根接地線，并可與下一基塔的桿塔接地裝置相連，此時(shí)對(duì)工頻接地電阻值不作要隸_國(guó)內(nèi)外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，它是降低高土壤電阻率地區(qū)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(jù)有的單位的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在一個(gè)20基桿塔的易擊段埋設(shè)藕合地埋線后，10年中只發(fā)生一次雷擊故障，有文獻(xiàn)介紹可降低跳閘率40%，顯著提高線路耐雷水平。
　　 7預(yù)放電棒與負(fù)角保護(hù)針
　　 預(yù)放電棒的作用機(jī)理是減小導(dǎo)、地線間距，增大藕合系數(shù)，降低桿塔分流系數(shù)，加大導(dǎo)線、絕緣子串對(duì)地電容，改善電壓分布；負(fù)角保護(hù)針可看成裝在線路邊導(dǎo)線外側(cè)的避雷針,其目的是改善屏蔽，減小臨界擊距。預(yù)放電棒與負(fù)角保護(hù)針常一起裝設(shè)，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(yùn)行維護(hù)方便，以及經(jīng)濟(jì)花費(fèi)不多是其特點(diǎn)。
　　8裝設(shè)消雷器
　　 消雷器是一種新型的直擊雷防護(hù)裝置，在國(guó)內(nèi)已有十余年的應(yīng)用歷史，目前架空輸電線路上裝設(shè)的消雷器已有上千套，運(yùn)行情況良好。雖然對(duì)消雷器的機(jī)理和理論還存在懷疑和爭(zhēng)論，但它確實(shí)能消除或減少雷擊的事實(shí)已被越來(lái)越多的人承認(rèn)與接受。消雷器對(duì)接地電阻的要求不嚴(yán)，其保護(hù)范圍也遠(yuǎn)比避雷針大。在實(shí)際裝設(shè)時(shí)，應(yīng)認(rèn)真解決好有關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)中的問(wèn)題。
　　 9使用接地降阻劑
　　 近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)一些單位在處理接地時(shí)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(shí)熱極一時(shí)。據(jù)有關(guān)資料介紹，降阻劑使用后接地電阻隨時(shí)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(duì)接地體有鈍化保護(hù)作用，故基本無(wú)腐蝕現(xiàn)象。但是，使用較長(zhǎng)時(shí)間表明接地降阻劑對(duì)接地體產(chǎn)生了嚴(yán)重的腐蝕。故在采用這一方法時(shí)應(yīng)關(guān)注長(zhǎng)期的效果，特別是對(duì)接地體的腐蝕問(wèn)題。
　　 10采用中性點(diǎn)非有效接地方式
　　 在我國(guó)35kV及以下電力系統(tǒng)中采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。這樣可使由雷擊引起的大多數(shù)單相接地故障能夠自動(dòng)消除，不致引起相間短路和跳閘。而在二相或三相落雷時(shí)，由于先對(duì)地閃絡(luò)的一相相當(dāng)于一條避雷線，增加了分流和對(duì)未閃絡(luò)相的耦合作用，使未閃絡(luò)相絕緣上的電壓下降，從而提高了線路的耐雷水平。因此，對(duì)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(fù)雜性，解決線路的雷害問(wèn)題，要從實(shí)際出發(fā)，因地制宜，綜合治理。在采取防雷改進(jìn)措施之前，要認(rèn)真調(diào)查分析，充分了解地理、氣象及線路運(yùn)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(jīng)濟(jì)效益及效果等，最后來(lái)決定準(zhǔn)備采用某一種或幾種防雷改進(jìn)措施。

發(fā)布時(shí)間:2011-2-17 訪問(wèn)次數(shù):2607