【摘要】一般情況下，架空電力線路均處于自然環(huán)境中，且其桿塔通常都超過地面20～60cm，線路的長度也長達(dá)數(shù)百公里，所以經(jīng)常會遭受雷擊。一旦遭遇雷擊，必定對電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響，嚴(yán)重的甚至還會導(dǎo)致人身傷亡，影響較為惡劣。本文在此情況下，首先論述了雷電的形成及特征，之后對架空電力線路雷擊造成跳閘原因及有效的防控措施進(jìn)行了詳細(xì)的研究，以供參考。

【關(guān)鍵詞】架空電力線路;雷擊分析;防控措施

1引言

為了更好的滿足社會發(fā)展對電力的需求，我國電網(wǎng)建設(shè)逐漸完善，這對供電運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全性提出了更加嚴(yán)格的要求。因架空電力線路建設(shè)位置的特殊性，所以經(jīng)常會遭受雷擊的損害，進(jìn)而影響到電網(wǎng)的正常運(yùn)行。基于此，要想確保電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，必須做好架空電力線路雷擊防控措施。

2雷電的形成及特征

雷電是在積雨云中的產(chǎn)生的一種大氣放電現(xiàn)象，在積雨云的形成過程中，一些帶有正電荷的云團(tuán)和一些帶有負(fù)電荷的云團(tuán)會產(chǎn)生相互作用，從而產(chǎn)生大地靜電感應(yīng)，最終對地面建筑物表面產(chǎn)生異性電荷。同時，當(dāng)這種電荷聚集到一定量時，云團(tuán)與大地之間，或是不同電荷的云團(tuán)之間的電場強(qiáng)度將會擊穿空氣，之后會進(jìn)入到游離放電狀態(tài)，這種現(xiàn)象被稱為先導(dǎo)放電。云團(tuán)對地面的先導(dǎo)放電現(xiàn)象，主要是以跳躍式的模式逐漸向地面延伸的，且當(dāng)其抵達(dá)地面、地面建筑物、架空電力線時，就會產(chǎn)生從地面到云團(tuán)的逆向主放電現(xiàn)象。一般情況下，在主放電過程中，會產(chǎn)生幾十kA甚至幾百kA的雷電流，然后會產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃電與雷聲，這就是人們所說的雷電。除此之外，夏季是雷電出現(xiàn)最為活躍的季節(jié)，到了冬季之后，雷電的次數(shù)也有所減少。如果以雷電地區(qū)分布情況來看，赤道附近雷電活動最為活躍，而極地最少，雷電也會隨緯度的升高而相對減少。人們通常會以雷電日來評價某地區(qū)雷電活動的情況，以一年當(dāng)中，該地區(qū)產(chǎn)生的耳朵能聽到的雷鳴的多少確定當(dāng)?shù)氐睦纂娀顒樱纂娙仗鞌?shù)越多則說明該地區(qū)雷電活動越強(qiáng)，雷電日天數(shù)越少則說明該地區(qū)的雷電活動越弱。

3架空電力線路雷擊造成跳閘原因分析

3.1架空電力線路受到雷電直擊

對于架空電力線路中出現(xiàn)的大氣過電壓，主要包括感應(yīng)雷過電壓和直擊雷過電壓兩種，其中，感應(yīng)雷過電壓是雷擊附近的地面，因電磁感應(yīng)所引起的感應(yīng)過電壓。而直擊雷過電壓則是雷電直接雷擊線路所引起的直擊雷過電壓。同時，對于雷擊線路故障性質(zhì)，又可分為雷電繞擊與反擊閃絡(luò)兩種。根據(jù)架空電力線路運(yùn)行情況來看，在電力系統(tǒng)遭受雷電襲擊危害以直擊雷過電壓最為嚴(yán)重，且因架空電力線路的防雷措施各有不同，在有效防雷措施的選擇上，必須要明確線路受到雷擊產(chǎn)生跳閘的原因。

3.2架空電力線路受到雷電繞擊

依據(jù)架空電力線路的現(xiàn)場實(shí)測、運(yùn)行經(jīng)驗及模擬實(shí)驗結(jié)果可知，架空電力線路遭受雷電的繞擊率，與避雷線對邊導(dǎo)線保護(hù)角、地面桿塔高度及高壓輸送電線所經(jīng)過的地形、地質(zhì)條件、地貌都存在一定的聯(lián)系。一般情況下，山區(qū)架空電力線路遭受雷電繞擊的概率是平地的三倍，這主要是因為山區(qū)在進(jìn)行架空電力線路的架設(shè)時，會有大幅度的跨越與高差檔距，這是線路耐雷電水平的薄弱環(huán)節(jié)。此外，當(dāng)某一地區(qū)雷電活動較為強(qiáng)烈時，這一區(qū)段的線路通常會比其他線路更易遭受雷電襲擊。

3.3架空電力線路受到雷電反擊閃絡(luò)

一般情況下，當(dāng)雷電的電流在經(jīng)過雷擊桿、避雷線傳到塔體和接地時，桿塔的電位會升高，然后就會在相導(dǎo)線上產(chǎn)生過電壓。同時，當(dāng)升高的塔體電位與相導(dǎo)線產(chǎn)生的過電壓合成電流值超過高壓輸送電線的絕緣子閃絡(luò)電壓值(UJ>U50%)時，導(dǎo)線與接地桿塔之間就會發(fā)生反擊閃絡(luò)。

4雷擊對架空線路的危害

4.1雷電熱效應(yīng)危害

雷電的過程較為短暫，一般只有0.01s，但其實(shí)質(zhì)上卻是CARBONWORLDLOWCARBONWORLD2015/12一組放電過程。在閃光出現(xiàn)的瞬間，雷電電流在極短的時間內(nèi)達(dá)到最大峰值，并且連續(xù)出現(xiàn)脈沖式的峰值，并產(chǎn)生強(qiáng)大的電流。特別是直接雷，其釋放的電流強(qiáng)度可以達(dá)到20～50kA，大型雷暴的放電電流峰值可以達(dá)到幾十萬安培。被雷電擊中的物體會在瞬時產(chǎn)生巨大的熱量，因為電流很大作用時間短，熱能擊中不可能發(fā)散，因此與雷電直接接觸的導(dǎo)線、光纜等都會因為高溫產(chǎn)生熔化，其通道的瞬間溫度可以高達(dá)上萬度，其對電力系統(tǒng)的各種設(shè)備都存在著巨大的威脅。

4.2過電壓

過電壓的危害可以分為2種：①直擊雷過電壓;②感應(yīng)雷過電壓。這是因為雷電會產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射，進(jìn)而形成感應(yīng)過電壓。雷電直接雷擊架空線路附近的地面或者建筑的時候，就會因為電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)的作用在導(dǎo)線上形成高壓，當(dāng)高壓超過絕緣裝置的極限時就會導(dǎo)致閃絡(luò)。一般情況下，直接雷雷擊的位置不同，出現(xiàn)的后果也會有所不同，直接雷的過電壓可以分為兩種：①雷擊線路上的桿塔或者架空線路的時候，雷電電流通過直擊點(diǎn)的阻抗使得該點(diǎn)的電位出現(xiàn)急劇上升，當(dāng)此點(diǎn)的電位與導(dǎo)線電位的差值到達(dá)絕緣極限的時候，就會在線路上出現(xiàn)閃絡(luò)，這種情況就是所謂的反擊;②雷電直擊導(dǎo)線，而導(dǎo)線上出現(xiàn)很高的電壓，當(dāng)電壓超過絕緣子的沖擊放電電壓的時候也會形成閃絡(luò)。

5架空電力線路雷擊防控措施

5.1防雷措施要點(diǎn)

對于遭受雷擊的架空電力線路，必須及時采取相應(yīng)的措施處理，并且還要確保其絕緣不會產(chǎn)生閃絡(luò)問題。例如不斷完善接地技術(shù)，同時還要盡量對線路絕緣進(jìn)行詳細(xì)的檢查與優(yōu)化，或是選用避雷器進(jìn)行防雷處理。對于受到雷擊而出現(xiàn)閃絡(luò)問題的絕緣，應(yīng)將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬Ψ€(wěn)定性的工頻電弧，從而有效避免因線路短路而導(dǎo)致的跳閘故障。此外，對于部分處理不及時而導(dǎo)致跳閘故障的架空線路，可設(shè)置自動重合閘裝置，或是采用雙回路、環(huán)網(wǎng)供電的設(shè)計方式進(jìn)行處理，從而不斷提高線路運(yùn)行的穩(wěn)定性。

5.2主要防控措施

5.2.1提升線路絕緣水平

在進(jìn)行架空電力線路建設(shè)之前，應(yīng)當(dāng)選擇性能與質(zhì)量都較高的絕緣。通過比較瓷橫擔(dān)線路與鐵橫擔(dān)線路發(fā)現(xiàn)，瓷橫擔(dān)線路的抗雷擊能力較高，就算遭受雷擊，也只有較少的線路會發(fā)生閃絡(luò)。但只要電力線路遭受雷擊，線路必定會在瞬間產(chǎn)生較大的高壓電流，然后就會產(chǎn)生相間閃絡(luò)，最終產(chǎn)生工頻電弧。鐵橫擔(dān)導(dǎo)電性較強(qiáng)，所以極容易出現(xiàn)線路跳閘故障，但如果選用導(dǎo)電性較差的瓷橫擔(dān)，可有效降低閃絡(luò)故障的發(fā)生。此外，為了提高架空電力線路的防雷能力，在進(jìn)行線路的設(shè)計時，可以在鐵橫擔(dān)混凝土電桿線路上，更改或是采用絕緣等級相對較高的絕緣瓷瓶。

5.2.2接地電阻的確定

在進(jìn)行架空電力線路接地技術(shù)的選用時，應(yīng)當(dāng)以實(shí)際需求來確定，例如，對于土壤電阻率較小的地區(qū)的架空電力線路施工，可以選用自然接地方式建設(shè)，從而降低接地電阻值。對于土壤電阻值較大的環(huán)境，則可以選用外引接線或者放射性接地方式施工，降低接地電阻，提高線路防雷性能。

5.2.3架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線是架空電力線路防雷設(shè)計最為基礎(chǔ)的方法，能夠較好的避免雷電直擊而導(dǎo)致的線路故障。通過避雷線的架設(shè)，能夠通過對導(dǎo)線的耦合作用，對線路絕緣子進(jìn)行降壓處理。同時還能夠利用避雷線的分流作用，將流經(jīng)桿塔的雷電流控制在最小程度，降低桿塔頂電位與導(dǎo)線感應(yīng)過電壓。此外，如果架空電力線路的過電壓過大，則避雷線的防雷能力所發(fā)揮的效果就會越高。架設(shè)避雷線線路施工方式不僅施工較為簡便，其成本也具有較大的優(yōu)勢。對于220kV以及110kV電壓等級架空線路，需要對所有架空線路設(shè)置避雷線，而對于35kV輸電線路，則需要根據(jù)實(shí)際需求來進(jìn)行避雷線的架設(shè)。通常情況下，雷擊線路桿塔塔頂或附近避雷線時，雷電流絕大部分通過塔頂入地，還有一部分經(jīng)過避雷線由相鄰桿塔入地，基于此，應(yīng)當(dāng)在變電所進(jìn)線段處架設(shè)1～2km避雷線，且還應(yīng)做好桿塔的接地處理。為了充分發(fā)揮避雷線對導(dǎo)線的屏蔽作用，應(yīng)當(dāng)盡量降低繞擊率，從而減小避雷線對導(dǎo)線的保護(hù)角，一般可以設(shè)計為20～30b。

5.2.4安裝合理的線路避雷器

近幾年來，通過全線架設(shè)避雷線也無法全部排除架空電力線路上產(chǎn)生的過電壓，但通過避雷器的安裝，當(dāng)線路雷擊過電壓超出了避雷器的保護(hù)范圍時，避雷器會給雷電流一個低阻抗通向大地的通路，從而限制電壓的升高，確保線路以及設(shè)備的安全。現(xiàn)階段，我國35kV和6kV配電線路的所有配電變壓器都安裝了ZNO避雷器，在部分35kV聯(lián)絡(luò)線的出口處還安裝了相應(yīng)的放電間隙。

5.2.5設(shè)置線路接地裝置

通過設(shè)置線路接地裝置，能夠有效降低接地電阻。且在雷擊避雷線時，能夠?qū)a(chǎn)生的巨大雷電流引入地下，并迅速的擴(kuò)散。對于線路接地裝置，主要有接地體與接地引下線兩部分，其中，接地引下線是實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備、接地體間有效連接的一種金屬導(dǎo)體。接地引下線的主體主要為鋼筋混凝土電桿內(nèi)鋼筋或是鐵塔，并選用單獨(dú)的接地引下線的一端連接接地體，并將另外一端連接鋼筋或是鐵塔主材。通過有效連接架空線路接地引下線與地網(wǎng)，能夠為電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行及操作人員的人身安全提供保障。

6結(jié)語

總而言之，在進(jìn)行架空電力線路雷擊防控施工時，必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，采取切實(shí)有效的防雷措施。同時還要盡量選用質(zhì)量有保障的電氣設(shè)備和防雷設(shè)備。此外，還要嚴(yán)格遵守等電位原則，做好符合要求的共用接地網(wǎng)工作，并在綜合考慮防雷與接地的情況下，制定合理的、有效的防雷方案，避免架空電力線路和設(shè)備遭受雷擊的危害。

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作者：劉世云 羅喜光 張冬娥             單位：湖南省衡陽市氣象局