架空電力線路防雷與接地技術(shù)探究

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為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，電網(wǎng)建設(shè)日益完善，同樣的社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)供電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性有著更為嚴(yán)格的要求。而就架空電力線路來看，因?yàn)槠浣ㄔO(shè)位置的特殊性，經(jīng)常會(huì)受到雷擊災(zāi)害的影響，一旦遇到雷擊影響，勢必會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行效果造成影響。因此，以提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性為目的，必須要做好防雷措施的研究，從雷擊病害原因進(jìn)行分析，確定優(yōu)化要點(diǎn)，并做好接地技術(shù)施工，在根本上來消除雷擊對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全威脅。

一、輸電線路雷擊災(zāi)害分析

1.直擊雷過電壓

雷擊一直以來都是影響架空輸電線路運(yùn)行穩(wěn)定性的重要因素，雖然現(xiàn)在電網(wǎng)建設(shè)效果在不斷提升，逐漸有更多新型技術(shù)與設(shè)備被應(yīng)用到其中，但是從防雷接地方面來看，還存在一定問題。直擊雷過電壓為常見的一種影響形式，為導(dǎo)致線路跳閘的主要因素。在雷擊作用于導(dǎo)線或者桿塔時(shí)，會(huì)形成比較高的過電壓，引發(fā)線路事故，常見有直擊桿塔、繞擊導(dǎo)線以及直擊避雷線等。從實(shí)際情況進(jìn)行分析，桿塔與避雷線會(huì)在一定程度上對(duì)導(dǎo)線電阻抗產(chǎn)生影響，當(dāng)雷擊作用于桿塔或者線路時(shí)，會(huì)使得雷擊點(diǎn)與導(dǎo)線壓差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于放電電壓絕緣水平，出現(xiàn)線路閃絡(luò)故障，并且如果雷擊直接作用于避雷針時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致線路發(fā)生繞擊故障。

2.感應(yīng)雷過電壓

在雷云距離線路桿塔過進(jìn)時(shí)，會(huì)對(duì)線路產(chǎn)生一定的束縛電荷，并且與周圍雷云電荷相同，最終通過桿塔進(jìn)入到大地環(huán)境。如果雷擊對(duì)地放電或雷擊塔未反擊，雷云電荷會(huì)瞬時(shí)放電消失，這時(shí)線路上束縛電荷會(huì)變成自由電荷，并向四周線路進(jìn)行傳播，而形成感應(yīng)過電壓。并且，對(duì)于變化較大的雷電流能夠感應(yīng)出比較強(qiáng)的電磁場，結(jié)合電磁感應(yīng)原理，對(duì)導(dǎo)線上能夠感應(yīng)到的過電壓進(jìn)行分析，最終形成感應(yīng)雷過電壓，對(duì)線路的正常運(yùn)行差生較大影響。

二、架空輸電線路防雷措施分析

1.防雷措施要點(diǎn)

對(duì)于遭受雷擊影響的線路，要及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，盡量不要使其絕緣產(chǎn)生閃絡(luò)問題，如對(duì)接地技術(shù)進(jìn)行完善，并最好線路絕緣的檢查優(yōu)化，或者是選擇用避雷器來進(jìn)行防雷處理。對(duì)于受雷擊影響出現(xiàn)閃絡(luò)問題的絕緣，不要將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)穩(wěn)定性的工頻電弧，這樣可以避免線路短路而出現(xiàn)跳閘故障。對(duì)于部分處理不及時(shí)而出現(xiàn)跳閘故障的架空線路，可以選擇設(shè)置自動(dòng)重合閘裝置，以及雙回路或者環(huán)網(wǎng)供電的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行處理，爭取不斷提高線路運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.防雷主要措施

2.1提高線路絕緣水平

架空輸電線路施工前應(yīng)選擇性能與質(zhì)量比較高的絕緣，如瓷橫擔(dān)與鐵橫擔(dān)線路相比，線路耐雷能力更高，即便是遭受雷擊影響，也只有比較少的線路會(huì)發(fā)生閃絡(luò)。一旦輸電線路受到雷擊影響，線路會(huì)在瞬間產(chǎn)生較大的高壓電流，并且發(fā)展成相間閃絡(luò)并產(chǎn)生工頻電弧，鐵橫擔(dān)導(dǎo)電性比較強(qiáng)，因此很容易使得線路出現(xiàn)跳閘故障，而選擇用導(dǎo)電性比較差的瓷橫擔(dān)時(shí)，則可以有效降低閃絡(luò)故障的發(fā)生。另外，以提高線路防雷能力，在設(shè)計(jì)時(shí)了可以在鐵橫擔(dān)混凝土電桿線路上，更改使用高一絕緣等級(jí)的絕緣瓷瓶，同樣可以達(dá)到提高線路防雷水平的效果。

2.2設(shè)置避雷線

架設(shè)避雷線為架空輸電線路防雷設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)方式，主要起到避免雷直擊導(dǎo)線產(chǎn)生故障。通過安裝避雷線，可以通過對(duì)導(dǎo)線的耦合作用，對(duì)線路絕緣子進(jìn)行降壓處理，同時(shí)可以利用其分流作用，來將流經(jīng)桿塔的雷電流控制在最下程度，對(duì)桿塔頂電位進(jìn)行降低，降低導(dǎo)線感應(yīng)過電壓。如果線路過電壓過大，則避雷線具有的防雷能力發(fā)揮的效果越高，此種設(shè)計(jì)方式不但施工方便，并且在成本上也具有較大的優(yōu)勢。對(duì)于220kV以及110kV電壓等級(jí)輸電線路來說，需要對(duì)所有架空線路設(shè)置避雷線，而對(duì)于35kV輸電線路來說則需要根據(jù)實(shí)際需求來進(jìn)行設(shè)施安裝。一般情況下，應(yīng)在變電所進(jìn)線段設(shè)置1000m~2000m避雷線，同時(shí)還應(yīng)做好桿塔的接地處理。另外，為最大程度的激發(fā)避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用，應(yīng)盡量降低繞擊率，將減小避雷線對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)角，一般可以設(shè)計(jì)為20b~30b。

2.3降低桿塔接地電阻

對(duì)于輸電線路來說，其耐雷水平與其接地電阻成反比，因此可以通過來降低線路接地電阻的方式提高其耐雷水平。需要提前對(duì)桿塔架設(shè)地質(zhì)土壤特點(diǎn)進(jìn)行檢測，詳細(xì)確定其電阻值，然后采取填充特殊材料的方式來對(duì)其電阻值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，爭取在根本上來提高線路的防雷性能，降低雷擊災(zāi)害對(duì)線路運(yùn)輸安全性與穩(wěn)定性造成的影響。

3.線路接地措施

3.1桿塔接地設(shè)計(jì)優(yōu)化

在架空線路施工前期，必須要基于電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際需求來完成設(shè)計(jì)，要求技術(shù)人員需要提前對(duì)當(dāng)?shù)厥┕きh(huán)境進(jìn)行實(shí)地考察，掌握各項(xiàng)參數(shù)，盡量將架空線路施工區(qū)域避開雷擊頻繁的環(huán)境。并且在確定線路方案后，還需要對(duì)線路所在地土壤電阻率進(jìn)行測量，以此來確定需要設(shè)計(jì)的接地裝置參數(shù)。

3.2接地電阻確定

接地技術(shù)的選擇與應(yīng)用需要以實(shí)際需求來確定，例如對(duì)于土壤電阻率比較小的地區(qū)，可以選擇用自然接地的方式施工，以此來降低接地電阻值。而對(duì)于土壤電阻值較大的環(huán)境，則可以選擇用外引接線或者放射性接地的方式施工，通過降低接地電阻的方式來提高線路防雷性能。

三、結(jié)束語

架空輸電線路在施工設(shè)計(jì)上具有一定特殊性，并且其高度高、傳輸電壓大，在運(yùn)行過程中很容易受到雷擊影響，對(duì)供電安全性與穩(wěn)定性影響較大。因此以提高電網(wǎng)運(yùn)行效果為目的，必須要結(jié)合常見雷擊病害進(jìn)行分析，確定其發(fā)生的原因，并選擇合適的方案進(jìn)行處理，爭取不斷提高線路耐雷性能，并通過接地技術(shù)的合理應(yīng)用，降低雷擊病害對(duì)線路運(yùn)行造成的影響，滿足社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)電力資源的全滿需求。

作者：楊海山 石瑞玲 馬永紅 單位：石嘴山市氣象局