浅谈雷害对输电线路的影响及防范对策

　　摘要：输电线路防雷是电力系统防雷工作的重要方面，常用的防雷改进措施有：架设避雷线、安装避雷针、加强线路绝缘、采用差绝缘方式、装设藕合地线等。解决线路的雷害问题，要从实际出发因地制宜，综合治理。
　　关键词：接地电阻、差绝缘、耦合地线、避雷线、消雷器
　　1、前言
　　众所周知，雷害是人类的一个重要的自然灾害，每年每天在世界各地都有着打雷带来的问题。如2004年7月20日17点30分到21日9点30分，德阳市境内遭受了一次强雷暴袭击。在这次雷暴过程中，德阳市电力局的进口高压开关遭雷击损坏，经济损失达40万元，并造成部分地区停电；华西证券广汉营业部证券交易系统被雷击，几近瘫痪，直接经济损失达10万元；此外，广汉市禽苗市场的电子显示系统遭雷击损坏，广汉市采钻设备厂宿舍屋顶遭受雷击造成12块琉璃瓦从屋顶落下，幸无人员伤亡。经查实，此起事故原因是无任何防直击雷和防感应雷设施，低压线路也无防雷设施。
　　由此可见，要求变电所的防雷措施必须可靠。输电线路是电力网及电力系统的重要组成部分。由于它暴露在自然之中，故极易受到外界的影响和损害，其中最主要的一个方面是雷击。输电线路所经之处大都为旷野或丘陵、高山，输电线路长，遭遇雷击的机率较大。
　　3、防范雷害措施
　　3.1安装避雷针:安装避雷针也是输电线路常用的一种防雷措施。但是在实际应用却存在以下问题：①由于避雷针而导致雷击概率增大；②保护范围小。国内外不少防雷专家，对避雷针能向被保护物有多大的保护距离做了系统的研究得出的结论是：“对一根垂直避雷针无法获得十分肯定的保护区域”。英国的BS6551法规曾指出：“经验显示不能依赖避雷针提供任何保护区内的完整保护”。而德国防雷法规则有意识地不引入避雷针保护范围的概念。从避雷针因侧击雷、绕击雷，造成事故的实例来分析，其保护范围是不十分肯定的。
　　由于避雷针的引雷作用，所以雷击次数就会提高，当雷电被吸引到针上，在强大的雷电流沿针而流入大地过程中，雷电流周围形成的磁场会产生截应过电压，它与雷电流的大小及变化速度成正比，与雷击的距离成反比。而被保护物的自然屏蔽装置对电磁感应或电磁干扰的屏蔽作用，不能达到有效屏蔽，使被保护区内的弱电设备因感应过电压而损坏。
　　同时，为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率，避雷线对边导线的保护角应做得小一些，一般采用20°～30°。220kV及330kV双避雷线线路应做到20°左右，500kV及以上的超高压、特高压线路都架设双避雷线，保护角在15°左右。
　　3.2架设避雷线:架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还具有以下作用：①对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压;②分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位；③通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压。通常来说，线路电压愈高，采用避雷线的效果愈好，而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈低。
　　3.3采用差绝缘方式
　　此措施适宜于中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，并且导线为三角形排列的情况。所谓差绝缘，是指同一基杆塔上三相绝缘有差异，下面两相较之最上面一相各增加一片绝缘子，当雷击杆塔或上导线时，由于上导线绝缘相对较“弱”而先击穿，雷电流经杆塔人地，避免了两相闪络。湖南郴州电业局和包头供电局在雷害严重的一些35kV线路上应用了这一方法，收到了事故率明显下降的效果。据计算，采用差绝缘后，线路的耐雷水平可提高24%。
　　3.4采用不平衡绝缘方式
　　在现代高压及超高压线路上，同杆架设的双回路线路日益增多，对此类线路在采用通常的防雷措施尚不能满足要求时，可考虑采用不平衡绝缘方式来降低双回路雷击同时跳闸率，以保障线路的连续供电。不平衡绝缘的原则是使双回路的绝缘子串片数有差异，这样，雷击时绝缘子串片数少的回路先闪络，闪络后的导线相当于地线，增加了对另一回路导线的耦合作用，提高了线路的耐雷水平使之不发生闪络，保障了另一回路的连续供电。
　　3.5加强线路绝缘
　　由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔(如：跨河杆塔)，这就增加了杆塔落雷的机会。高塔落雷时塔顶电位高，感应过电压大，而且受绕击的概率也较大。为降低线路跳闸率，可在高杆塔上增加绝缘子串片数，加大大跨越档导线与地线之间的距离，以加强线路绝缘。在35kV及以下的线路可采用瓷横担等冲击闪络电压较高的绝缘子来降低雷击跳闸率。
　　3.6预放电棒与负角保护针
　　预放电棒的作用机理是减小导、地线间距，增大藕合系数，降低杆塔分流系数，加大导线、绝缘子串对地电容，改善电压分布；负角保护针可看成装在线路边导线外侧的避雷针,其目的是改善屏蔽，减小临界击距。预放电棒与负角保护针常一起装设，这一方法曾在广东、贵州等地采用，有一定的效果。制作、安装和运行维护方便，以及经济花费不多是其特点。
　　3.7藕合地埋线
　　藕合地埋线可起两个作用，一是降低接地电阻，《电力工程高压送电线路设计手册》指出:连续伸长接地线是沿线路在地中埋设1—2根接地线，并可与下一基塔的杆塔接地装置相连，此时对工频接地电阻值不作要隶_国内外的运行经验证明，它是降低高土壤电阻率地区杆塔接地电阻的有效措施之一。二是起一部分地线的作用，既有避雷线的分流作用，又有避雷线的藕合作用。据有的单位的运行经验，在一个20基杆塔的易击段埋设藕合地埋线后，10年中只发生一次雷击故障，有文献介绍可降低跳闸率40%，显著提高线路耐雷水平。
　　3.8装设消雷器
　　消雷器是一种新型的直击雷防护装置，在国内已有十余年的应用历史，目前输电线路上装设的消雷器已有上千套，运行情况良好。虽然对消雷器的机理和理论还存在怀疑和争论，但它确实能消除或减少雷击的事实已被越来越多的人承认与接受。消雷器对接地电阻的要求不严，其保护范围也远比避雷针大。在实际装设时，应认真解决好有关的各个环节中的问题。
　　3.9采用中性点非有效接地方式
　　在我国35kV及以下电力系统中采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。这样可使由雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除，不致引起相间短路和跳闸。而在二相或三相落雷时，由于先对地闪络的一相相当于一条避雷线，增加了分流和对未闪络相的耦合作用，使未闪络相绝缘上的电压下降，从而提高了线路的耐雷水平。
　　3.10可控放电避雷针
　　在雷云层形成时，雷云层底面部会产生大量的负电荷，雷云层负电荷的强度一般在7～15kA，雷云层的负电荷与大地间的正电荷形成一个强大的磁场，大地正电荷通过可控放电避雷针尖端泄放，与大气层CB云的负电荷保持平衡，可控放电避雷针不断吸收并贮存能量，能量贮存到一定程度时通过尖端向大气层泄放正电荷与CB云中负电荷中和，提前减弱CB云层中负电荷的强度。从而降低绕击率，减小放电电流，大大降低了感应过电压，以达到避免与减小雷击强度，保护建筑的目的。
　　3.11防绕击侧针
　　防绕击避雷针是一种结构独特的专利产品，适用在架空电力线路地线上安装，可防止雷电绕击导线而引起的闪络事故。其结构新颖独特，安装方便，自身携带防振锤，可同时具有消振性能，对输电线路安全运行具有很大益处。
　　4、结语
　　总之，影响输电线路雷击跳闸率的因素很多，有一定的复杂性，解决线路的雷害问题，要从实际出发，因地制宜，综合治理。最重要的是要说明任何防雷措施的应用效果是建立在良好的接地电阻值的基础上的。