架空輸電線路防雷措施研究

1、架空輸電線路防雷措施研究摘 要： 隨著電力事業(yè)的快速發(fā)展，對電網(wǎng)及電力系統(tǒng) 的保護(hù)作用顯得越來越重要。作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，架 空輸電線路要能夠經(jīng)受在長時間戶外的暴露的情況下抵抗 住外界環(huán)境的侵蝕，尤其是對于外界不良因素的損害的抵 抗，這些自然災(zāi)害中損害最為嚴(yán)重的就是雷擊。架空輸電電 路的防雷工作是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。介紹架 空輸電線路雷害的過程探討架空輸電線路防雷的具體措施。關(guān)鍵詞：架空輸電線路；雷擊；措施；分析架空輸電線作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，在整個電力系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用，但是由于自身暴露于自然之 中，大多數(shù)處于高山、丘陵等野外地區(qū)，輸電線路長，所以 無法避免一些

2、環(huán)境因素對架空輸電線路產(chǎn)生的損害，加大可 能遭遇雷擊。為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，就要對 架空輸電線路的防雷措施進(jìn)行探討，這樣才能滿足用戶的供 電需求。1架空輸電線路雷擊事故的形成在整個電力系統(tǒng)及電網(wǎng)中，架空輸電線路遭遇雷擊的幾率是最大的，一般而言，電力架設(shè)遇到雷擊事故的情況比較 多見，通常會遇到四個階段，首先是雷電過電壓的作用在輸 電線路上，然后是輸電線路發(fā)生閃絡(luò)。緊接著轉(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl電 壓，而且較為穩(wěn)定，最后就是線路跳閘停止供電。由于雷擊 線路后，雷電波會進(jìn)入到變電站中，直接會影響變電站的整 體供電狀況，所以要限制輸電線路雷擊過電壓，確保電力系 統(tǒng)的安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。所以要在架空輸電線路

3、上建立'四 道防線”，分別為：首防輸電線路不受直擊雷、然后是輸電 線路的閃絡(luò)不要發(fā)生，第三是電線路不要產(chǎn)生穩(wěn)定工頻，最 后是線路不要跳閘。2架空輸電線路的防雷保護(hù)措施2.1常用的防雷措施1）架設(shè)避雷線。避雷線是最有效也是最直接的防止雷 擊的方法，能夠?qū)纂娏鬟M(jìn)行分流，從而降低了塔頂?shù)碾娢? 同時對導(dǎo)線具有屏蔽的作用，降低了在輸電線路上的感應(yīng)電 壓，減小了雷擊的可能性。一般規(guī)定在220kv按以上的等級 電壓全部都要安裝避雷線，在一些特殊的地區(qū)110kv線路也 要安裝避雷線。在架設(shè)避雷線的過程中為了提升對導(dǎo)線的屏 蔽作用，要確保避雷器對導(dǎo)線的保護(hù)角不能大于20度。在 500kv以上電壓等級

4、的輸電線路架設(shè)避雷線的時候，保護(hù)角 要在15度以下。目前國內(nèi)有很多的防雷專家都對于線路防雷做過研究， 對于避雷針能夠在多大的距離中對于線路的雷擊進(jìn)行防范， 結(jié)論并不一致，但是比較可信的就是是英國出臺過類似法規(guī) 中，有科學(xué)報告稱，避雷針不能對于線路所在的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行 完整的保護(hù)，也就是說范圍可定，但是不確定整個范圍內(nèi)都 能夠避免雷擊，而德國防雷法規(guī)則中對于避雷針保護(hù)的線路 范圍的規(guī)定是通過實(shí)例來分析的，對于歷年來的德國線路在 雷擊中造成的事故，各種雷電的不同，各種避雷針的不同所 導(dǎo)致的保護(hù)范圍的問題展開實(shí)例的探討，雖然范圍還是不恒 定，但是至少對于雷擊的種類等在規(guī)則中都有意識地進(jìn)行了 分析；美國科

5、學(xué)家則從實(shí)驗(yàn)中，得到線路遭到雷擊后，因?yàn)?裝帶的避雷針有引雷作用，所以雷擊的次數(shù)就提高了，在強(qiáng) 大的雷電流沿針而流入大地過程中，雷電流周圍形成的磁場 會產(chǎn)生截應(yīng)過電壓，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)過電壓而損壞。2）架設(shè)耦合地線。耦合地線可以起到分流和耦合的作 用，在很大程度上提升了輸電線路的抗雷擊的水平。架設(shè)耦 合地線要在導(dǎo)線的下方，著就相當(dāng)于降低了桿塔的高度，從 而減少了繞擊率。在避雷線與耦合地線雙重作用下，就避免 了在危險的環(huán)境下導(dǎo)線受到側(cè)擊的事故。但是要注

6、意在耦合 地線的使用過程中由于將雷擊分流所以引起大氣電場的變 化，在終端的桿塔遭遇雷擊的可能性就會提升，所以在架設(shè) 耦合地線的過程中要盡量降低終端桿塔的接地電阻，同時還 要增加一片絕緣子。這種方法一般適用于丘陵、山區(qū)等地方, 防止導(dǎo)線交叉跨越對供電系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。強(qiáng)大的雷電流沿 著避雷針然后流入地中，這個過程中周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁 場，對于微波通信等產(chǎn)生很大的誤差，而且強(qiáng)大的電磁場會 導(dǎo)致金屬開口的接觸不良處放電而導(dǎo)致引燃引爆易燃易爆 物。更常見的則是引起微電子設(shè)備（通信設(shè)備，計算機(jī)設(shè)備 等）的失靈與損壞。所以在此過程中更加要小心的處理好雷 擊的事故。3）安裝線路避雷器。輸電線路的避雷器有兩種，

7、包括 串聯(lián)間隙型和無間隙型，在很多國家已經(jīng)得到了廣泛的使 用，并且安裝在輸電線路中起到了很好的避雷效果。通過引 進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)，我國也相繼研制出了 100kv、550kv、 500kv的復(fù)合外套金屬氧化物避雷器。通過在實(shí)際中的應(yīng)用， 取得了良好的效果。串聯(lián)間隙型避雷器包括固定間隙和純空 氣間隙兩種，輸電線路在遭遇雷擊后，避雷器本體會發(fā)生動 作，就會降低在線路上雷擊的損害程度。由于在實(shí)際當(dāng)中該 線路避雷器的使用成本比較高，所以主要安裝在雷電活動較 強(qiáng)的地段和接地電阻有困難的易擊地方。2.2輸電線路防雷保護(hù)新技術(shù)1）新型的輸電線路結(jié)構(gòu)。在國內(nèi)常使用的避雷線和耦 合地線等幾種方法的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，我

8、國正在大力開展新型 輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)的研究。主要的創(chuàng)新點(diǎn)在于加裝兩根避雷 線，主要的作用就是將5平行系統(tǒng)改為7平行系統(tǒng)。這種新 型的系統(tǒng)在實(shí)際的使用當(dāng)中能夠增加對雷電流分流的作用， 降低了雷擊對輸電線路的損害程度，提高了輸電線路的防雷 性能。桿塔通過改造在高度上增加了 10%-20%左右，所以在 投資上如果是單回線路還是可行的。2）保護(hù)間隙。在國外絕緣子串的保護(hù)間隙已經(jīng)有很成 熟的技術(shù)，比如在德國保護(hù)間隙稱為引弧保護(hù)裝置，被廣泛 的應(yīng)用中在輸電線路的防雷保護(hù)當(dāng)中，但是在我國的應(yīng)用卻 非常的少，只是使用在220kv及以下的特殊地區(qū)的輸電線路 上使用，比如在南京大勝關(guān)跨越先期運(yùn)行的220kv電路。在 日