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架空輸電線路防雷措施探討

文檔作者：莊嚴(yán) 李路遙馬超文檔來(lái)源： 1．國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心 2．安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽合肥230051； 3．國(guó)網(wǎng)淮南供電公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月02日
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上一篇：架空輸電線路防雷措施研究

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第二十一卷第3期 安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) 2016年9月
Vo1．21，No．3 JOURNAL OF ANHUI ELECTRICAL ENGINEERING PROFESSIONAL TECHNIQUE COLLEGE September 2016
架空輸電線路防雷措施探討
莊 嚴(yán) 。，李路遙。，馬 超
(1．國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心，安徽 合肥230022；
2．安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽合肥230051；
3．國(guó)網(wǎng)淮南供電公司，安徽淮南232007))
摘 要：長(zhǎng)期以來(lái)，雷擊引起的輸電線路跳閘對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了較大的威脅，迫切需
要提高輸電線路抵御雷電的能力，降低雷電造成的損失和影響。文章介紹了雷擊的種類，分析
了輸電線路遭受雷擊的主要原因，并提出了防雷措施。
關(guān)鍵詞：輸電線路；雷擊；防雷
中圖分類號(hào)： TM752 ．5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1672-9706(2016)03—0048-03
head Transm ission Line Lightning Protection M easure
ZHUANG Yah 一，LI Lu—yao ，MA Chao
ng Centre of State Grid Anhui Electric Power Corporation，Hefei 230022，China；
2．Anhui Electrical Engineering Professional Technique College，Hefei 23005 1，China；
3．State Grid Huainan Power Supply Company，Huainan 232007，China)
Abstract：For a long time，the transmission line trip caused by struck by lighting is a big threat to the sta—
bility and safety of power grid．It S urgent to improve the resistance ability of transmission line to lighting
stroke and as far as possible to reduce the loss and influence caused by lighting．This P
the types of lighting stroke and analyzes the main reasons for the transmission line being
ing． Meanwhile，some lighting protection measures for the transmission line are proposed
Key words：transmission line；lighting stroke；lighting protection
在現(xiàn)代生活中，雷電以其巨大的破壞力給人類、社會(huì)帶來(lái)了慘重的災(zāi)難。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年
因雷擊造成的財(cái)產(chǎn)損失高達(dá)上百億元。輸電線路是地面上最大的人造引雷物體，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要支
柱的電力系統(tǒng)，長(zhǎng)期以來(lái)雷擊引起的輸電線路跳閘對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了較大的威脅。據(jù)電網(wǎng)故
障分類統(tǒng)計(jì)表明，在我國(guó)跳閘率較高的地區(qū)，高壓線路運(yùn)行的總跳閘次數(shù)中，由雷擊引起的次數(shù)占
40％ ～70％ ，尤其是在多雷、土壤電阻率高、地形復(fù)雜的地區(qū)，雷擊輸電線路引起的故障率更高。
1 雷擊的種類
輸電線路之所以會(huì)遭受到雷擊危害，主要是因?yàn)槔自品烹娺^(guò)程形成過(guò)電壓，輸電線路的支撐桿塔在
發(fā)生雷擊時(shí)形成放電通道，導(dǎo)致過(guò)電壓順這一通道傳播，使輸電線路發(fā)生絕緣擊穿問(wèn)題。根據(jù)形成原
因，輸電線路雷擊過(guò)電壓可分為感應(yīng)雷過(guò)電壓和直擊雷過(guò)電壓，如圖1所示。感應(yīng)雷過(guò)電壓是雷擊線路
附近大地由于電磁感應(yīng)在導(dǎo)線上產(chǎn)生的過(guò)電壓，而直擊雷過(guò)電壓則是雷電直接擊中桿塔、地線或?qū)Ь€引
收稿日期：2016—06-27
作者簡(jiǎn)介：莊 嚴(yán)(1963-)，男，安徽合肥人，技師，國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心，從事電力專業(yè)的教學(xué)工作。
李路遙(1989-)，男，安徽阜陽(yáng)人，助理工程師，國(guó)網(wǎng)淮南供電公司，從事輸電線路運(yùn)維管理工作。
馬 超(1969-)，男，安徽淮南人，高級(jí)技師，國(guó)網(wǎng)淮南供電公司，從事輸電線路運(yùn)行維護(hù)工作。
· 48 ·
莊嚴(yán)，李路遙，馬超：架空輸電線路防雷措施探討
起的線路過(guò)電壓 。
2 雷擊的主要原因
造成高壓輸電線路遭受雷擊的原因
有很多，和絕緣子的放電電壓、雷電電流
大小以及桿塔接地阻值等有直接關(guān)系。
因此，要想保護(hù)高壓輸電線的安全，一定
要掌握雷擊活動(dòng)的主要規(guī)律，清楚導(dǎo)致
雷擊的主要原因，才能更好地保護(hù)高壓
輸電線的穩(wěn)定和安全 。
圖l 感應(yīng)雷過(guò)電壓、直擊雷過(guò)電壓示意圖
(1)地形比較復(fù)雜、風(fēng)口以及山谷等地是雷擊的主要發(fā)生場(chǎng)所。這些比較特殊的環(huán)境大幅度增加
了雷擊頻率，在每個(gè)雷電Ft雷云和地面之間的雷擊概率可以達(dá)到每平方公里0．015次。
(2)一般在絕緣能力不強(qiáng)的耐張桿上容易發(fā)生雷擊，雖然目前的技術(shù)水平使直線桿塔上的絕緣配
置有所提高，卻沒(méi)有把耐張桿的絕緣配置予以提高，進(jìn)而導(dǎo)致耐張桿要承受比從前更大的負(fù)荷，使耐張
桿的絕緣薄弱點(diǎn)產(chǎn)生。
(3)雷擊經(jīng)常出現(xiàn)在高山上或者是土壤電阻率比較高的地方。當(dāng)接地電阻長(zhǎng)時(shí)間深埋地下會(huì)被腐
蝕，使導(dǎo)體的絕緣面積有效減少，分散雷電流的能力就會(huì)有所下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致地面斷裂。質(zhì)量不合
格的接地電阻還容易引發(fā)絕緣閃絡(luò)，接地電阻的變化和雷擊跳閘的次數(shù)是成正比的。
(4)雷擊也經(jīng)常發(fā)生在避雷線保護(hù)角的大桿塔上，避雷線的保護(hù)范圍一般是指以避雷線和外側(cè)導(dǎo)
線連線與垂直線之間的夾角就是保護(hù)角，它的主要功能是避免輸電線不被雷電擊中，保護(hù)角的大小和保
護(hù)能力是成反比的。但是在實(shí)際運(yùn)用中，它的保護(hù)作用被逐漸弱化，不僅沒(méi)有很好地保護(hù)絕緣子串，還
可能導(dǎo)致雷電對(duì)輸電線的繞擊狀況發(fā)生。
3 防雷措施
3．1 降低桿塔接地電阻
在防雷措施中，決定線路反擊耐雷水平的決定因素是桿塔的接地電阻。塔頂電位的高低很大程度
上決定于接地電阻值的大小，如果桿塔的接地電阻過(guò)于大，那么雷擊時(shí)很容易造成塔頂電位上升，導(dǎo)致
線路反擊的狀況。如果接地電阻的阻值合理，并且在雷電剛好擊中塔頂或者避雷線時(shí)，接地電阻就會(huì)把
很強(qiáng)的雷電流導(dǎo)人大地，進(jìn)而保證了輸電線路的安全。
表2 降低桿塔接地電阻和提高u50％放電電壓時(shí)的耐雷水平(kA}的關(guān)系
表1 電阻與線路耐雷水平的關(guān)系———·—— ·—1———·· ·————— ——T_—一
從表1、表2中能看出桿塔接地電阻的大小將直接影響耐雷水平，降低桿塔接地電阻和提高U50％
放電電壓時(shí)能提高桿塔的耐雷水平?？山Y(jié)合每基桿塔所處地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和地形地貌，有針對(duì)性地實(shí)施
措施，因地制宜，合理選擇，通過(guò)使用降阻劑、換土、埋設(shè)足夠長(zhǎng)的接地體等方法降低桿塔附近土壤的電
阻率。
3．2 架設(shè)避雷線
在高壓或者超高壓的輸電線路中，避雷線是最基礎(chǔ)的防雷設(shè)施，其主要作用是避免雷直擊輸電線。
避雷線的主要作用是可以分擔(dān)一部分雷電流，使流人桿塔的電流有效減少，起到降低塔頂電位的作用；
． 49 ．
安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) 第二十一卷第三期
利用導(dǎo)線之間的耦合作用降低絕緣線路上的電壓；利用對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用可以使輸電線的感應(yīng)過(guò)電壓
有效降低。輸電線路的電壓越高，在整體線路的造價(jià)中避雷線所占比例就越小，如果是220kV的輸電
線路中，全線都要架設(shè)避雷線。
3．3 架設(shè)藕合地線
如果降低桿塔接地電阻的工作十分困難，可以采取在輸電線下方架設(shè)地線的方法，使絕緣子串上的
電壓有效降低，而且耦合地線還可以起到一定的分散雷電流的作用。經(jīng)過(guò)很多實(shí)踐證明，耦合地線能使
雷擊跳閘率顯著降低。
3．4 采用不平衡絕緣原則
同桿架設(shè)雙回路的輸電線路設(shè)置方法能夠節(jié)省很多線路用地，但一般的防雷措施在此種線路中防
雷效果不佳，這時(shí)就可以根據(jù)不平衡原則，讓兩個(gè)回路的絕緣子串片數(shù)不相等。在雷擊時(shí)絕緣子片數(shù)較
少的回路先閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線就等于是地線，提高了另一回路導(dǎo)線的耐雷能力，確保另一回路能夠繼
續(xù)供電。
3．5 加裝線路避雷器
在一些雷電活動(dòng)很頻繁的地區(qū)，對(duì)于一些經(jīng)過(guò)多次改造仍然不能達(dá)標(biāo)的接地電阻桿段，就可以在線
路上加裝避雷器。當(dāng)桿塔和導(dǎo)線之間的
電位差高于避雷器的動(dòng)作電壓時(shí)，避雷
器就能發(fā)揮其分流作用。這時(shí)有小部分
雷電流經(jīng)過(guò)桿塔或接地線流人大地，大
部分電流經(jīng)過(guò)避雷器流入相鄰桿塔，有
效提升了線路的耐雷水平。但由于裝設(shè)
線路避雷器的造價(jià)成本高，所以輸電線
路的有關(guān)單位應(yīng)該科學(xué)選擇安裝位置，
使有限的資金發(fā)揮最大效益。
日反擊跳閘率 ■ 境擊跳閹事
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3．6 高桿塔加強(qiáng)絕緣 圖2增強(qiáng)絕緣后同塔雙回線路40雷電日下的單回雷擊閃絡(luò)率示意圖
有些輸電線路的路段特殊，需要使
用很高的桿塔，這也代表著桿塔的著雷機(jī)會(huì)有所增加。對(duì)于很高的桿塔可以選擇增加絕緣子串的片數(shù)
或者是增加塔頭之間的距離等方式來(lái)提升防雷能力。
從圖2可以看出，增強(qiáng)絕緣可使線路反擊耐雷水平得到提高，對(duì)繞擊閃絡(luò)僅有輕微改善。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著架空線路桿塔越來(lái)越高，線路走廊越來(lái)越密集，客觀導(dǎo)致輸電線路遭受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)增大。要想
提升高壓架空輸電線路的防雷性能，在輸電線路的工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就應(yīng)該開始重視，根據(jù)施工地的具體情
況采取科學(xué)有效的防雷措施。防雷工作是一項(xiàng)復(fù)雜又繁重的系統(tǒng)工程，需要根據(jù)地形地貌、土壤的電阻
率和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等多方面進(jìn)行研究，進(jìn)而高效地完成高壓架空輸電線的防雷工作，對(duì)于保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定
運(yùn)行意義重大。
參考文獻(xiàn)：
[1]徐明．淺談?shì)旊娋€路雷擊分析與防雷措施[J]．三角洲，2014(6)：l12．
[2]趙長(zhǎng)青．輸電線路雷擊分析和防雷措施探討[J]．供電企業(yè)管理，2013(3)：42．46．
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[責(zé)任編輯：張一]

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