输电线路防雷措施【输电线路综合防雷措施研究】

　　摘要：保证输电线路雷击跳闸水平在合理的范围是一项重要工程。首先介绍了雷电的机理及其对输电线路的危害，并重点探讨了输电线路常用的防雷措施，以确保高压输电线路的正常运行，提高供电的可靠性和安全性。
　　关键词：输电线路；防雷；绝缘；接地
　　作者简介：宋晖（1974-），男，广东潮州人，广东省输变电工程公司，工程师。（广东?广州?510160）
　　中图分类号：TM733?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）24-0138-01
　　我国电力系统事故中，雷击造成的比例在50%以上。不仅我国电力系统受雷击灾害严重，其他发达国家也深受雷害影响，瑞典、日本的电力系统事故50％以上是由于雷击输电线路引起的；国际大电网会议公布的美国等12个国家总长3.27万km输电线路连续3年运行资料中指出，雷击事故占总事故的60％。所以，要想减小事故发生率，必须更好地防止输电线路遭受雷击。本文讨论了防雷的相关概念，并且就如何提高防雷技术进行了探讨，这对于确保输电线路及供电的可靠、安全运行很有实际价值和意义。
　　一、输电线路雷击事故的相关概述
　　1.雷电的机理
　　雷电这种壮观的自然现象，实质上同实验室中的长间隙放电一样，是雷云与大地之间或带异种电荷的雷云间的放电现象。雷电的形成过程主要是：首先有正负电荷的聚集，当它们达到一定量的时候，就会使得电压差达到一定的程度而发生猛烈的放电现象，雷电过程会产生很强的雷电电流，它能将空气击穿，形成一个放电的通道，使得空气的体积快速膨胀形成爆炸的冲击波，由此产生的声音就是雷声。
　　2.雷击给输电线路带来的危害
　　我国国土幅员辽阔，地势复杂，高压输电线路分布广泛，各种无法预料的情况都有可能发生，遭受雷击事故也是无法完全避免的，当输电线路遭受雷击后很容易导致输电线路的绝缘子串发生闪络或线路断线，尤其是在交通不便的山区，一旦线路短路给工作人员的巡视工作带来很大压力，查找故障变得异常困难，每次事故巡视，不仅浪费财力、物力，而且加大了工作人员的劳动强度。近几年，雷击所引起的线路故障日益增多，这给线路的安全运行造成了严重的威肋。
　　二、输电线路常用的防雷措施
　　1.合理选择输电线路的走线
　　大自然的气候变化是有章可循的，结合工作经验和对各个地区地形地势的研究，可以知道线路遭受雷击一般集中于线路的某些路段。这些地段被称为“易击区”，由此，很容易想到在输电线路布线时应该尽量避开这些区域，或者在这些区域重点对线路进行保护，可以有效达到防雷的目标。
　　2.调整线路绝缘配置
　　雷击往往造成绝缘子闪络击穿，因此导致输电线路跳闸故障。为减少雷击跳闸率，必须加大线路绝缘子测零工作力度，对于零值或低值绝缘子及时予以更换。开展盐密测量工作，掌握局部地区污秽程度。线路停电检修时，确保绝缘子清扫质量，保证绝缘子有效防污。动态开展线路调爬工作，合理配置外绝缘子数量，在经测算满足空气距离和风偏的情况下，对原绝缘子串加1～2 片同型号绝缘子，局部区段的合成绝缘子采取定制，提高其干弧距离。
　　3.接地装置整改
　　目前很多输电线路上存在的问题如下：接地网材料采取焊接方式，存在搭接长度不够的现象；接地网存在施放长度不足，埋设深度不足的现象；接地引下线（即杆塔与接地网连接线）腐蚀严重。可以采用以下方法进行调整：
　　（1）爆破接地技术。这种技术的关键是可以降低接地装置的接地电阻。爆破后，产生裂痕，在裂缝中注入低电阻率的材料，这样一来，就能够在很大程度上降低土壤的导电性能。
　　（2）外引接地。这种方法的主要原理是：将辅助接地装置敷设在某一土壤电阻率较低的区域，然后和主接地网相连，这样也可以减低整个接地系统接地电阻，采用这种方法比较简单可靠，但是经济投资比较大。
　　（3）尽量扩大接地网的面积。由于接地网的接地电阻和接地网面积的平方根成反比关系，扩大接地网的面积可以有效降低接地电阻。这种方法也具有简单的特点，但是投入的成本大。
　　4.在易击段架设耦合地线
　　这种方法的主要原理是：在雷害事故多发区和线路的易击段的导线下方增加一条接地线，对于已运行的雷击故障频发的线路段，也是一种有效的防绕击措施，可以采用这种方法提高线路的反击耐雷水平，从而降低雷击跳闸率。根据架设线的不同位置架设耦合地线的技术分为两类：直挂式耦合地线和侧面耦合地线，前者是把线路直接架设在线路导线下方，后者是把线路平行架设在线路两侧（或一侧），位于导线的两侧，这样可以有效地增强地线的屏蔽作用。
　　耦合地线的主要作用有两个，一是增大导、地线之间的耦合系数，二是分流。前者可以有效减少等值波阻抗，使绝缘子上的电压减小，提高防雷击的水平。耦合地线的分流作用使塔顶电位降低，从而提高杆塔与导线处的“地”电位。当雷击塔顶时，输电导线上感应的电压分量大大减小。多年的运行经验表明，安装耦合地线是降低线路雷击跳闸率的有效手段和重要措施之一。同时，应用此项技术时应注意以下事项：
　　（1）要充分保障塔杆的强度。在导线的下面增设耦合地线，无疑会增加杆塔荷载，使其承受的重量增加，因此这给塔杆的质量提出了更高的要求，只有充分保障塔杆能够长时间承受整个线路包括耦合地线的重量，才能保证供电可靠性，因此应做好杆塔强度的校核工作。
　　（2）要保证考虑耦合地线与导线的距离在电气安全距离之内，尤其是交叉跨越时的配合，防止因舞动或是其他原因造成的导线之间的接触。
　　（3）做好耦合地线对地距离的安全校核，防止因意外事故造成的耦合地线伤人，以确保人身安全。
　　5.安装线路型避雷器
　　在输电线路上安装线路型避雷器也是比较常用的防雷措施，它主要有三个作用：
　　（1）在雷电出现频率高而无法通过降低杆塔接地电阻来防雷的线路上，可以采用这种方法来防雷。
　　（2）可以可靠地限制沿线的操作过电压水平，其操作方法是沿线路装设线路型避雷器，这时电压等级一般较高，为220kV以上电压等级的线路。
　　（3）在线路进变电站的构架以及电厂电气装置的构架处的终端塔上，安装线路型避雷器，可以抑制雷电过电压侵入变电站，损坏电厂内电气设备。近年来，广东电网线路因多重雷击侵入造成开关损耗引起的重大事故常有发生，最有效的预防措施是在线路开关的线路侧安装避雷器进行保护。
　　6.杆塔改造
　　广东省很多输电线路属于20世纪80年代设计，全线防雷保护角偏大已成为实际问题，多次的雷击故障也说明了减小防雷保护角的必要性。由于防雷保护角改造工作量巨大，需要更换塔型，甚至重新浇筑基础直至杆塔移位，因此结合每年的技术改造计划，利用有限资金，针对局部雷击频繁地区的少量杆塔，陆续进行了杆塔改造。将原设计的ZV型拉线塔改为ZB型自立塔，一方面符合防连续倒杆的反事故要求，另一方面也直接减小了杆塔防雷保护角，提高了线路局部防雷水平。
　　三、结语
　　总之，输电线路的雷电防护，是一项长期而艰巨的工作，加之我国线路规模在不断扩大，电网结构越来越复杂，雷电活动越来越频繁，更应该加分析强雷电参数及线路防雷，开展防雷改造、引进先进的防雷技术，从而采取有效的防雷措施。同时，国家应该加大投资力度和关注度，对电力系统的工作给予全力支持，鼓励引进国外新技术，用科技的方法加强对雷电的监测和预防，加强输电线路的运行维护工作，从而达到降低雷击跳闸率的目的。
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　　（责任编辑：刘辉）