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探析送電線路防雷措施
【摘要】文章通過分析高壓送電線路雷擊閃絡(luò)跳閘產(chǎn)生的原因，在進行線路防雷工作時，提出一些合理的防雷方式，以提高送電線路耐雷水平。【關(guān)鍵詞】送電線路；雷擊跳閘；防雷措施
一、概述
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展與電力需求的不斷增長，電力生產(chǎn)的安全問題也越來越突出。對于送電線路來講，雷擊跳閘一直是影響高壓送電線路供電可靠性的重要因素。由于大氣雷電活動的隨機性和復(fù)雜性，目前世界上對輸電線路雷害的認識研究還有諸多未知的成分。架空輸電線路和雷擊跳閘一直是困擾安全供電的一個難題，雷害事故幾乎占線路全部跳閘事故1/3或更多。因此，尋求更有效的線路防雷保護措施，一直是電力工作者關(guān)注的課題。
河池電網(wǎng)處于桂西北山區(qū)地形劇變、峰高谷深，山巒起伏，線路雷擊跳閘是整個電網(wǎng)跳閘的重要原因，經(jīng)常占到跳閘總數(shù)的80%～90%。且由于線路大多處于高山大嶺，降低雷擊跳部率對于日常線路設(shè)備的運行維護人員來說將大大降低勞動強度，且效益是不僅僅是金錢可以衡量的。
目前輸電線路本身的防雷措施主要依靠架設(shè)在桿塔頂端的架空地線，其運行維護工作中主要是對桿塔接地電阻的檢測及改造。由于其防雷措施的單一性，無法達到防雷要求。而推行的安裝耦合地線、增強線路絕緣水平的防雷措施，受到一定的條件限制而無法得到有效實施，如通常采用增加絕緣子片數(shù)或更換為大爬距的合成絕緣子的方法來提高線路絕緣，對防止雷擊塔頂反擊過電壓效果較好，但對于防止繞擊則效果較差，且增加絕緣子片數(shù)受桿塔頭部絕緣間隙及導(dǎo)線對地安全距離的限制，因此線路絕緣的增強也是有限的。而安裝耦合地線則一般適用于丘陵或山區(qū)跨越檔，可以對導(dǎo)線起到有效的屏蔽保護作用，用等擊距原理也就是降低了導(dǎo)線的暴露弧段。但其受桿塔強度、對地安全距離、交叉跨越及線路下方的交通運輸?shù)纫蛩氐挠绊懀虼思茉O(shè)耦合地線對于舊線路不易實施。因此研究不受條件限制的線路防雷措施就顯得十分重要，將安裝線路避雷器、降低桿塔接地電阻、進行綜合分析運用，從它們對防止雷擊形式的針對性出發(fā)，真正做到切實可行而又能收到實際效果。
二、雷擊線路跳閘原因
高壓送電線路遭受雷擊的事故主要與四個因素有關(guān)：線路絕緣子的50%放電電壓；有無架空地線；雷電流強度；桿塔的接地電阻。高壓送電線路各種防雷措施都有其針對性，因此，在進行高壓送電線路設(shè)計時，我們選擇防雷方式首先要明確高壓送電線路遭雷擊跳閘原因。
1．高壓送電線路繞擊成因分析。根據(jù)高壓送電線路的運行經(jīng)驗、現(xiàn)場實測和模擬試驗均證明，雷電繞擊率與避雷線對邊導(dǎo)線的保護角、桿塔高度以及高壓送電線路經(jīng)過的地形、地貌和地質(zhì)條件有關(guān)。對山區(qū)的桿塔，計算公式是：
山區(qū)高壓送電線路的繞擊率約為平地高壓送電線路的3倍。山區(qū)設(shè)計送電線路時不可避免會出現(xiàn)大跨越、大高差檔距，這是線路耐雷水平的薄弱環(huán)節(jié)；一些地區(qū)雷電活動相對強烈，使某一區(qū)段的線路較其它線路更容易遭受雷擊。
2．高壓送電線路反擊成因分析。雷擊桿、塔頂部或避雷線時，雷電電流流過塔體和接地體，使桿塔電位升高，同時在相導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。如果升高塔體電位和相導(dǎo)線感應(yīng)過電壓合成的電位差超過高壓送電線路絕緣閃絡(luò)電壓值，即Uj ＞ U50%時，導(dǎo)線與桿塔之間就會發(fā)生閃絡(luò)，這種閃絡(luò)就是反擊閃絡(luò)。
由以上公式可以看出，降低桿塔接地電阻Rch、提高耦合系數(shù)k、減小分流系數(shù)β、加強高壓送電線路絕緣都可以提高高壓送電線路的耐雷水平。在實際實施中，我們著重考慮降低桿塔接地電阻Rch和提高耦合系數(shù)k的方法作為提高線路耐雷水平的主要手段。
三、高壓送電線路防雷措施
清楚了送電線路雷擊跳閘的發(fā)生原因，我們就可以有針對性的對送電線路所經(jīng)過的不同地段，不同地理位置的桿塔采取相應(yīng)的防雷措施。目前線路防雷主要有以下幾種措施：
1．加強高壓送電線路的絕緣水平。高壓送電線路的絕緣水平與耐雷水平成正比，加強零值絕緣子的檢測，保證高壓送電線路有足夠的絕緣強度是提高線路耐雷水平的重要因素。
2．降低桿塔的接地電阻。高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成反比，根據(jù)各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能地降低桿塔的接地電阻，這是提高高壓送電線路耐雷水平的基礎(chǔ)，是最經(jīng)濟、有效的手段。
3．根據(jù)規(guī)程規(guī)定：在雷電活動強烈的地區(qū)和經(jīng)常發(fā)生雷擊故障的桿塔和地段，可以增設(shè)耦合地線。由于耦合地線可以使避雷線和導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)增大，并使流經(jīng)桿塔的雷電流向兩側(cè)分流，從而提高高壓送電線路的耐雷水平。
4．適當運用高壓送電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導(dǎo)線電位差超過避雷器的動作電壓時，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)。根據(jù)實際運行經(jīng)驗，在雷擊跳閘較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器可達到很好的避雷效果。目前在全國范圍已使用一定數(shù)量的高壓送電線路避雷器，運行反映較好，但由于裝設(shè)避雷器投資較大，設(shè)計中我們只能根據(jù)特殊情況少量使用。
本文主要對安裝線路避雷器、降低桿塔的接地電阻兩
方面進行分析：
1．安裝線路避雷器。運用高壓送電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導(dǎo)線電位差超過避雷器的動作電壓時，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)。我們在雷擊跳閘較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器。
線路避雷器一般有兩種：一種是無間隙型；避雷器與導(dǎo)線直接連接，它是電站型避雷器的延續(xù)，具有吸收沖擊能量可靠，無放電時延、串聯(lián)間隙在正常運行電壓和操作電壓下不動作，避雷器本體完全處于不帶電狀態(tài)，排除電氣老化問題；串聯(lián)間隙的下電極與上電極（線路導(dǎo)線）呈垂直布置，放電特性穩(wěn)定且分散性小等優(yōu)點；另一種是帶串聯(lián)間隙型，避雷器與導(dǎo)線通過空氣間隙來連接，只有在雷電流作用時才承受工頻電壓的作用，具有可靠性高、運行壽命長等優(yōu)點。一般常用的是帶串聯(lián)間隙型，由于其間隙的隔離作用，避雷器本體部分(裝有電阻片的部分)基本上不承擔系統(tǒng)運行電壓，不必考慮長期運行電壓下的老化問題，且本體部分的故障不會對線路的正常運行造成隱患。
線路避雷器防雷的基本原理：雷擊桿塔時，一部分雷電流通過避雷線流到相臨桿塔，另一部分雷電流經(jīng)桿塔流入大地，桿塔接地電阻呈暫態(tài)電阻特性，一般用沖擊接地電阻來表征。
雷擊桿塔時塔頂電位迅速提高，其電位值為
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