探讨雷电对电力线路的危害防雷措施

期刊目录网建筑设计论文发表2012-07-24 10:21关注(1)

　　摘要：随着社会的发展，我国电网的规模也在不断扩大。雷电击打高压架空线路的现象也频频发生，因北提高高压架空线路的防雷保护也越来越重要。本文首先分析了雷电对高压架空线路的危害，然后对高压架空线路的防雷保护的现状进行了研究，并分析了雷电活动频繁的位置，以此为基础提出了高压架空线路的防雷保护措施，以及防雷保护设施在技术上的完善，为我国的高压架空线路的防雷保护提供必要条件。

　　关键词：高压架空线路 防雷措施

　　前言

　　雷电是一种大气放电现象，产生于积雨云中，积雨云在形成过程中，某些云团带正电荷，某些云团带负电荷。它们对大地的静电感应，使地面或建(构)筑物表面产生异性电荷，当电荷积聚到一定程度时，不同电荷云团之间，或云团与大地之间的电场强度可以击穿空气(一般为25~30 kV/cm)，开始游离放电，我们称之为“先导放电”。云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展的，当到达地面吋(地面上的建筑物，架空输电线等)，便会产生由地面向云团的逆导主放电。在主放电阶段里，会出现很大的雷电流(一般为几十kA至几百kA)，并随之发生强烈的闪电和巨响，这就形成了雷电。雷电一般伴有阵雨，有时还会出现局部的大风、冰雹等强对流天气。强雷暴天气出现有时还带来灾害，如雷击危及人身和电力设备安全，当家用电器、计算机机房直接遭雷击或感应雷时将会被损坏，有时还会引起火灾等。

　　1 雷电的特征及危害

　　1.1雷电日特征

　　雷电活动从季节来讲以夏季最活跃，冬季最少：从地区分布来讲是赤道附近最活跃，随纬度升高而减少，极地最少。评价某一地区雷电活动的强弱，通常是用“雷电日”，即以一年当中该地区有多少天发生耳朵能听到雷鸣来表示该地区的雷电活动强弱，雷电闩的天数越多，表示该地区雷电活动越强，反之则越弱。我国平均雷电日的分布，大致可以划分为4个区域：西北地区一般在15日以下;长江以北大部分地区(包括东北)在15~40日之间;长江以南地区在40日以上：北纬23°以南地区平均雷电日达80日。广东的雷州半岛地区及海南省，是我国雷电活动最剧烈的地区，高达120~130日，年平均雷电日只能给人们提供一个概略的情况。事实上，即使在同一地区内，雷电活动也有所不同，有些局部地区，雷击要比邻近地区多得多，如广州的沙河、北京的十三陵等地.我们称这些地方为该地区的“雷击区”。当放电通道发展到离地面不远的空中时，电场受地面物体影响而发生畸变。如果地面上有一座较高的尖顶建筑物，例如一座很高的铁塔，由于这些建筑物的尖顶具有较大的电场强度，雷电先驱自然会被吸引向这些建筑物，这就是高耸突出的建筑物容易遭受雷击的缘故。同样的道理，架空电力线路自然也是雷电最喜欢袭击的“建筑”。

　　1.2雷电的危害

　　架空线路受到直接雷击或线路附近落雷时，导线上会因电磁感应而产生过电压，即大气过电压(外过电压)。这个电压往往高出线路相电压的2倍及以上，使线路绝缘遭受破坏而引起事故。当雷击线路时，巨大的雷电流在线路对地阻抗上产生很高的电位差，从而导致线路绝缘闪络。雷击不但危害线路本身的安全，而且雷电会沿导线迅速传到变电站，若站内防雷措施不良，则会造成站内设备严重损坏。

　　2 高压架空线路的防雷保护措施

　　根据运行经验，采取降低杆塔接地电阻、加装耦合地线及线路避雷器、减小线路地线保护角、增加绝缘子片数、采用自动重合闸等措施均可以有效地降低雷击跳闸率。以上加强防护措施可根据线路的重要性、雷电活动的频数、地形地貌特点以及土壤电阻率等情况确定选取合理的一种或几种组合。

　　2.1　架设地线以及减少地线保护角

　　地线是送电线路最基本的防雷措施之一，它的功能：①防止雷直击导线;②雷击杆塔时对雷电流的分流作用，减小流入杆塔的雷电流，使杆塔顶电位降低;③对导线有耦合使用，降低雷击杆塔时塔头绝缘上的电压;④对导线能起到屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。减小保护角可降低绕击率，保证雷电不致绕过地线而直接击中导线。为提高线路耐雷水平，我所所辖线路均按规程要求，线路全线均架设两根地线，及时对锈蚀架空地线进行更换;直线塔上地线对边导线保护角分别不大于15°(500kV)及20°(110～220kV)，杆塔上两根地线之间距离小于地线与导线垂直距离的5倍。

　　2.2　降低杆塔接地电阻

　　地线对雷电过电压的降压作用，是依靠低的接地电阻来实现的，而且接近于成比例关系。对一般高度的杆塔，降低线路杆塔地网接地电阻是提高线路耐雷水平，以防止反击的有效措施，也是最经济、最有效降低线路雷击跳闸率的措施之一。因此，我所为做好接地装置的全过程技术管理工作，不断加强输电线路杆塔地网的检查维护，按有关规程规定定期对线路杆塔接地网进行检查测试，并及时对线路中杆塔接地电阻值偏高的杆塔地网进行技术改造处理。同时加强曾发生雷击跳闸线路杆塔的接地电阻测试工作。

　　2.3　加强绝缘

　　根据大量的权威试验数据表明，绝缘子串的雷电冲击闪络电压和绝缘子的型式关系不大，而主要取决于串长。但在线路设计过程中，一般不按雷电过电压的要求选择绝缘子串的绝缘子强度，但应根据已选定的绝缘子水平来检验线路的耐雷水平，并应符合现行规程规定。如在某些情况下雷击跳闸率太高，则可根据具体情况(如考虑采用降低接地电阻等其他综合措施)酌量增加绝缘子片数。另外，零值和劣质绝缘子增多，绝缘水平下降亦会造成耐雷水平偏低。

　　2.4装设自动重合闸

　　据统计，我国110kV及以上送电线路自动重合闸成功率可达75%～95%。因此规程要求“各级电压线路应尽量装设三相或单相自动重合闸”。对我局1995～2001年线路雷击跳闸统计结果表明：35次跳闸中有32次重合成功，1次强送成功，1次不起动，91.43%的跳闸重合闸是成功的，这说明我市110～500kV线路耐雷水平较高，自动重合闸可以有效消除雷击故障，避免了因雷击而造成的停电事故。

　　2.5 安装线路型氧化锌避雷器

　　随着送电线路防雷技术的不断提高，线路氧化锌避雷器作为一种新的线路防雷技术，已得到越来越广泛的认可和应用。省内众多兄弟单位已积累了一定的经验，且多年的运行经验表明，在雷电活动频繁、土壤电阻率高、地形复杂的地区安装线路型氧化锌避雷无论在防止雷绕击导线、雷击塔顶或地线时的反击都非常有效。我所于2000年在110kV紫海线#25、#26、#27共3基塔共安装了9相线路避雷器，由于接受雷雨季节考验的日子尚短，防雷效果有待验证。由于该类产品价格较高，使用成本大，若在线路上广泛推广使用，前提必须是大幅降低产品的价格。

　　3 结语

　　架空线的防雷从工程设计阶段就要认真加以考虑，应根据本地的实际情况，采取切实可行的防雷方案，选用质量可靠的电气设备和可靠性高的防雷设备，同时，真正按照等电位的原则，做好符合要求的共用接地网，综合考虑防雷与接地，并对雷击故障作详尽的调查分析，针对故障原因制订有关反事故措施。对雷电活动较频繁的地区应加强线路的运行维护工作，并在防雷设计中采取相应的有效的措施。只有这样，输电线路和设备才能避免遭受雷击。

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