高壓輸電線路防雷措施探討(修改)

1、緒論 輸電線路是電力系統(tǒng)的大動脈，它將巨大的電能輸送到四面八方，是連接 各個變電站、各重要用戶的紐帶。輸電線路的安全運行，直接影響到了電網(wǎng)的 穩(wěn)定和向用戶的可靠供電。因此，輸電線路的安全運行在電網(wǎng)中占據(jù)舉足輕重 的地位，是實現(xiàn)“強電強網(wǎng)”的需要，也是向工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、廣大人民生活提供 不間斷電力的需要 由于我國地處溫帶（部分地區(qū)屬于亞熱帶氣候），所以雷電活動比較強 烈。漫長的輸電線路穿過平原、山區(qū)、跨越江河湖泊，遇到的地理條件和氣象 條件各不相同，所以遭受電擊的機會較多。據(jù)統(tǒng)計，我國電力系統(tǒng)各類事故、 障礙統(tǒng)計中，輸、配電線路的雷害事故占有很大的比例。山于輸電線路對于保 “網(wǎng)”的重要地位，如何減少

2、輸電線路的雷害事故成為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行 的一項重要課題。 輸電線路靂害事故引起的跳閘，不但影響電力系統(tǒng)的正常供電，增加輸電 線路及開關(guān)設(shè)備的維修工作量，而且山于輸電線路上的落雷，靂電波還會沿線 路侵入變電所。而在電力系統(tǒng)中，線路的絕緣最強，變電所次之，發(fā)電機最 弱，若發(fā)電廠、變電所的設(shè)備保護不完善，往往會引起其設(shè)備絕緣損壞，影響 安全供電。山此可見，輸電線路的防雷是減少電力系統(tǒng)雷害事故及其所引起電 量損失的關(guān)鍵。做好輸電線路的防雷設(shè)計工作，不僅可以提高輸電線路本身的 供電可靠性，而且可以使變電所，發(fā)電廠安全運行得到保障。 關(guān)鍵字：輸電線路防雷雷擊 摘要：文章通過對雷擊放電過程的分析以及高壓

3、送電線路雷擊跳閘產(chǎn)生的 原因，在進行線路防雷工作時，提出一些合理的防雷方式，以提高送電線路耐 雷水平。 1. 防雷設(shè)計 L1防雷設(shè)計原則 線路防雷保護首先在于抓好基礎(chǔ)工作，LI前國內(nèi)外在靂電防護手段上并沒 有出現(xiàn)根本的變化，很大程度上要依賴傳統(tǒng)的技術(shù)措施，只要運用的好，仍然 是可以信賴的。對已投入運行的線路，應(yīng)結(jié)合地區(qū)的地貌、地形、地質(zhì)以及土 壤狀況和接地電阻的合理水平給出正確的評價，找出可能存在的薄弱環(huán)節(jié)或缺 陷，因地制宜地采取措施。 1.2防雷設(shè)計方法 目前，我國輸電線路防雷設(shè)計主要有以下兒個方面： （1）理選擇線路路徑； （2）設(shè)避雷線； （3）低桿塔接地電阻； （4）部分地段裝設(shè)避雷器

4、； 提高線路整體絕緣水平。 這兒種方法在U前的輸電線路防雷設(shè)計中運用得非常多，在線路路徑受地 形和投資限制，選擇范圍不大的情況下，架設(shè)避雷線，降低桿塔接地電阻、裝 設(shè)避雷器、提高線路絕緣水平成為防雷設(shè)汁的主要方法。避雷線、桿塔接地電 阻、避雷器、線路絕緣的設(shè)計標準在各類規(guī)程和技術(shù)規(guī)范都有較為詳細的闡 述。 在選擇設(shè)計輸電線路的防雷設(shè)施時，應(yīng)按照當?shù)氐睦埸c活動情況、系統(tǒng)的 中性點接地方式、輸電線路的絕緣情況、有無自動重合閘或備用自投裝置、負 荷的重要程度等各項條件來綜合考慮，并按照技術(shù)經(jīng)濟比較的結(jié)果來做出決定 采用最佳保護方案。 在輸電線路防雷設(shè)計中，必須緊密結(jié)合當前電力生產(chǎn)和建設(shè)中的課題，不斷

5、收 集和積累各種數(shù)據(jù)和資料，經(jīng)?？偨Y(jié)防雷保護工作中的經(jīng)驗教訓(xùn)，提出新的更 加有效地保護技術(shù)措施，制造相應(yīng)的保護裝置，以滿足不斷發(fā)展的電網(wǎng)要求。 輸電線路防雷保護工作必須一切從實際岀發(fā)，要充分聽取各種意見，科 研、設(shè)計、施工和運行部門應(yīng)緊密結(jié)合，通力協(xié)作，根據(jù)當?shù)乩纂娀顒忧闆r和 電力網(wǎng)的具體特點等，進行充分的技術(shù)經(jīng)濟論證，保證防雷保護的設(shè)計方案技 術(shù)先進、方案合理。 2. 雷擊跳閘分析 高壓輸電線路遭受雷擊的事故主要與四個因素有關(guān)：線路絕緣子的50%沖 擊放電電壓；有無架空地線；雷電流強度；桿塔的接地電阻。高壓輸電線路各 種防雷措施都有其針對性，因此，在進行高壓輸電線路設(shè)汁時，我們選擇防雷 方式

6、首先要明確高壓輸電線路遭雷擊跳閘原因。 2. 1高壓輸電線路繞擊成因分析 根據(jù)高壓輸電線路的運行經(jīng)驗、現(xiàn)場實測和模擬實驗君證明，雷電繞擊率 （lgPa）與避雷線對邊導(dǎo)線的保護角（a ）、桿塔高度（h）以及高壓輸電線路經(jīng)過的 地形、地貌和地質(zhì)條件有關(guān)。對山區(qū)的桿塔，我們的計算公式是： lgPa=-3.35 山區(qū)高壓輸電線路的繞擊率約為平地高壓輸電線路不可避免會出現(xiàn)大跨 越、大高差擋距，這是線路耐雷水平的薄弱環(huán)節(jié)；一些地區(qū)靂電活動相對強 烈，使某一區(qū)段的線路較其他線路更容易遭受雷擊。 2. 2高壓輸電線路反擊成因分析 雷擊桿塔頂部或避雷線時，靂電電流流過塔體和接地體，使桿塔電位升 高，同時在相導(dǎo)線

7、上產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。如果升高塔體電位和相導(dǎo)線感應(yīng)過電壓 合成的電位差超過高壓輸電線路絕緣閃絡(luò)電壓值，即UjU50%時，導(dǎo)線與桿塔之 間就會發(fā)生閃絡(luò)，這種閃絡(luò)就是反擊閃絡(luò)。 由以上公式可以看出，降低桿塔接地電阻Rch、提高耦合系數(shù)k、減小分流系 數(shù)、加強高圧輸電線路絕緣都可以提高高壓輸電的耐雷水平。在實際設(shè)計中， 我們著重考慮降低桿塔接地電阻Rch和握高耦合系數(shù)的方法作為提高線路耐雷 水平的主要手段。 Ij=k) P +(1 ko) U5g絕緣子串(或塔頭帶電部分與桿塔構(gòu)件的空氣間隙)的50%沖 擊放電電壓。 k導(dǎo)線和架空地線的耦合系數(shù) k。一導(dǎo)線和地線間的幾何耦合系數(shù) 桿塔的分流系數(shù) 甌一桿塔的

8、沖擊接線電阻，Q Lgt桿塔電感，H hd桿塔對地平均高度，m 桿塔橫擔對地高度，m 阮一桿塔高度，m hb避雷線對地平均高度，m 3. 高壓輸電線路設(shè)計防雷措施 大量運行經(jīng)驗表明，線路遭受雷擊往往集中于線路的某些地段。我們稱之 為選擇性靂擊區(qū)，或稱為易擊區(qū)。線路若能避開易擊區(qū)，或?qū)σ讚魠^(qū)線段加強 保護，則是防止雷害的根本措施。實踐表明，下列地段易遭受雷擊： 雷暴走廊，如山區(qū)風口以及順風的河谷和峽谷等處； 四周是山丘的潮濕盆地，如桿塔周圍有魚塘、水庫、湖泊、沼澤地、森林或 灌木、附近又有蜿蜒起伏的山丘等處： 土壤電阻率有突變的地帶，如地質(zhì)斷層地帶，巖石與土壤、山坡與稻田的交 界區(qū)，巖石山腳下有

9、小河的山谷等地，雷易擊與低土壤電阻率處： 地下有導(dǎo)電性礦的地面和地下水位較高處； 當土壤電阻率差別不大時，例如有良好的土層和植被的山丘，雷易擊于突出 的山頂、山的向陽坡等。 高壓輸電線路的絕緣水平 高壓輸電線路的絕緣水平與耐雷水平成正比，加強零值絕緣子的檢測，保 證高壓輸電線路有足夠的絕緣強度是提高線路耐雷水平的重要因素。我們在設(shè) 計高壓線路時充分比較各種絕緣子的性能，分析其特性，認為玻璃絕緣子有較 好的耐電弧和不易老化的優(yōu)點，并且絕緣子本身具有自潔性能良好和零值自爆 的特點。特別是玻璃石熔融體，質(zhì)地均勻，燒傷后的新表面仍是光滑的玻璃 體，仍具有足夠的絕緣性能，所以設(shè)計中我們要多考慮采用玻璃絕

10、緣子。 降低桿塔的接地電阻 高壓輸電線路的接地電阻與耐雷水平成反比，根據(jù)各基桿塔的土壤電阻率 的情況，盡可能地降低桿塔的接地電阻，這是提高高壓輸電線路耐雷水平的基 礎(chǔ)，是最經(jīng)濟、有效的手段。對于土壤電阻率較高的疑難地區(qū)的線路，則應(yīng)跳 出原有設(shè)訃參數(shù)的框框，特別是要強化降阻手段的應(yīng)用，如增加埋設(shè)深度，延 長接地極的使用，就近增加垂直接地極的運用。 增設(shè)耦合地線 根據(jù)規(guī)程規(guī)定：在靂電活動強烈的地區(qū)和經(jīng)常發(fā)生雷擊故障的桿塔和地 段，可以增設(shè)耦合地線。山于耦合地線可以使避雷線和導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)增 大，并使流經(jīng)桿塔的雷電流向兩側(cè)分流，從而提高高壓輸電線路的耐雷水平。 適當運用高壓輸電線路避雷器 山于安

11、裝避雷器使得桿塔和導(dǎo)線電位差超過避雷器的動作電壓時，避雷器 就加入分流，保證絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)。根據(jù)實際運行經(jīng)驗，在雷擊跳閘較頻繁 的高壓輸電線路上選擇性安裝避雷器可達到很好的避雷效果。U前在全國范圉 已使用一定數(shù)量的高壓輸電線路避雷器，運行反映較好，但山于裝設(shè)避雷器投 資較大，目前只能根據(jù)特殊情況少量使用。 （5）釆用中性點非有效接地方式 多年來的運行經(jīng)驗表明，在電力系統(tǒng)中的故障和事故，至少有60%以上是 單相接地。但是，當中性點不接地的電力系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，仍然保 持三項電圧的平衡，并繼續(xù)對用戶供電，使運行人員有足夠時間來尋找故障點 并作即使的處理。35kV及以下電力系統(tǒng)中采用中性點

12、不接地或經(jīng)消弧線圈接地 的方式。這樣可以補償流過故障點的短路電流，使電弧能自行熄滅，系統(tǒng)自行 恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，降低故障相上的恢復(fù)電壓上升的速度，減小電弧重燃的 可能性，使雷擊引起的大多數(shù)單相接地故障能夠自動消除，不致引起相間短路 和跳閘。而在二相或三相落雷時，由于先對地閃絡(luò)的一相相當于一條避雷線， 增加了分流和對未閃絡(luò)相的耦合作用，使未閃絡(luò)相絕緣上的電壓下降，從而提 高了線路的耐雷水平和線路供電可靠性。因此，對35kV線路的鋼筋混凝土桿和 鐵塔，必須做好接地措施。 裝設(shè)自動重閘裝置 III于線路絕緣具有自恢復(fù)性能，大多數(shù)雷擊造成的閃絡(luò)事故在線路跳閘后 能夠自行消除。因此，安裝自動重合閘裝置

13、對于降低線路的雷擊事故率具有較 好的效果。據(jù)統(tǒng)計，我國110kV及以上的高壓線路重合閘成功率達75%-95%, 35kV及以下的線路成功率約為50%-80%.規(guī)程（SDJ7-79）要求：“各級電壓線路 應(yīng)盡量裝設(shè)三相或單相自動重合閘”。因此，各級電壓等級的線路均應(yīng)盡量安 裝自動重合閘裝置。加裝線路自動重合閘作為線路防雷的一種有效措施，在線 路正常運行中和保證供電可靠性上都發(fā)揮了積極的作用，但應(yīng)對瞬時故障加強 巡視，分析和判斷，并及時予以查清處理，防止給線路安全運行留下隱患。 合理選擇輸電線路絕緣配合 絕緣配合要綜合考慮電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)中可能承受的各種電壓（工作電壓 及過電壓）、保護裝置的特性

14、和設(shè)備絕緣對各種作用電壓的耐受特性，合理地 確定設(shè)備必要的絕緣水平，以使設(shè)備的造價、維修費用和設(shè)備絕緣故障引起的 事故損失，達到在經(jīng)濟和安全運行上總體效益最高的口的。 4 輸電線路設(shè)計注意事項 作為線路運行檢修部門，我們希望在進行輸電線路設(shè)計時還應(yīng)該注意以下 幾點： 云在選擇高壓輸電線路路徑時，應(yīng)盡量避開雷電多發(fā)區(qū)或?qū)Ψ览撞焕牡?方；對易受到雷擊的桿塔接地，要盡量降低接地電阻。 在選擇避雷方式時也要充分考慮本地區(qū)的防雷經(jīng)驗及特點，選用合適的避 雷方法。 對于雷擊多發(fā)區(qū)也應(yīng)當減少大檔距段的設(shè)計和在規(guī)程允許的范圉內(nèi)降低塔 加強高圧輸電線路的驗收。對于新投產(chǎn)的高壓輸電線路，做好高壓輸電線 路的驗收

15、丄作，抽查接地體的埋深是否符合規(guī)程的要求，射線長度是否達到設(shè) 計的長度，接地體與接地引線下是否有可靠的電氣連接，這些都是保證桿塔可 靠防雷基礎(chǔ)。 對已投運的線路，生產(chǎn)單位要加大對老舊線路的投資和改造力度，對運行 中發(fā)現(xiàn)問題較多的線路、雷擊頻發(fā)區(qū)段，要集中人力、資金，盡快進行改造。 5.結(jié)束語 在總結(jié)了輸電線路防雷工作存在的問題和如何運用好常規(guī)防雷技術(shù)措施的 基礎(chǔ)上，我們認為雷電活動是小概率事件，隨機性強，要做好輸電線路的防雷 工作，就必須抓住其關(guān)鍵點。綜上所述，為防止和減少雷害事故，設(shè)計中我們 要全面考慮高壓輸電線路經(jīng)過地區(qū)雷電活動強弱程度、地形地貌特點和土壤電 阻率的高低等情況，還要結(jié)合原有

16、高圧輸電線路運行經(jīng)驗以及系統(tǒng)運行方式 等，通過比較選取合理的防雷設(shè)計，提高高壓輸電線路的耐雷水平。雷電活動 是一個復(fù)雜的自然現(xiàn)象，需要電力系統(tǒng)內(nèi)各部門的通力合作，才能盡量減少雷 害的發(fā)生，將雷害的損失降到最低限度。 參考文獻 11宋守信主編北京電力高等?？茖W校學報世界圖書出版公司，2012。 【2】陳景彥，白俊峰.輸電線路運行維護理論與技術(shù).中國電力岀版社， 2011o 3 甘德輝.架空輸電線路的防雷.農(nóng)村電氣化，2000 4 胡毅輸電線路運行故障分析與防治中國電力出版社，2007 5 沈培坤，劉順喜防雷與接地裝置化學工業(yè)出版社，2009 6 馬鞍山供電公司.架空輸電線路安全運行規(guī)程.2012

17、 附錄一 特殊情況下的防雷措施 1.對線路交叉跨越檔的保護 3kV及以上同級電壓線路相互交叉或與較低電壓線路、通訊線路交義時， 交義檔一般采取下列保護措施。 交義檔兩端的鋼筋混凝土桿或鐵塔（上、下方線路共4基），不論有無避雷 線，均應(yīng)接地。 23kV及以上電力電纜線路交義檔兩端為木桿或木橫擔鋼筋混凝土桿且無避雷 線時，應(yīng)裝設(shè)管型避雷器或保護間隙。 與3kV及以上電力線路交義的低壓線路和通信線路，當交義檔兩端為木桿 時，應(yīng)裝設(shè)保護間隙。 如交義點距最近桿塔的距離不超過40m,則可不在此線路交叉檔的另一桿塔 上裝設(shè)交義保護用的接地裝置、管型避雷器或保護間隙。 2.對大跨越檔的保護 大跨越的絕緣水平

18、不應(yīng)低于同一線路的其他桿塔。全高超過40m有避雷線 的桿塔，每增高10m,應(yīng)增加一片絕緣子。避雷線對邊導(dǎo)線的保護角，330RV及 以下線路不應(yīng)大于,500RV線路宜小于。當土壤電阻率大于，也不宜超 過o全高超過100m的桿塔，絕緣子數(shù)量應(yīng)結(jié)合運行經(jīng)驗及通過雷電壓過電壓 的計算來確定。 未沿全線架設(shè)避雷線的35kV及以上新建線路的大跨越段，宜架設(shè)避雷線。 對新建或無避雷線的大跨越檔，應(yīng)裝設(shè)管型避雷器或保護間隙。新建線路應(yīng)增 加一片絕緣子。 根據(jù)雷擊檔距中央避雷線時防止反擊或防止建立穩(wěn)定工頻電弧的條件，大 跨越檔導(dǎo)線與避雷線間的距離應(yīng)按避免反擊及避免建立穩(wěn)定工頻電弧的公式進 行計算，病區(qū)最小值。

19、附錄二 1. 實習崗位介紹 從開始實習到現(xiàn)在已經(jīng)有四個多月的時間了，目前我被安排到輸電運檢工 區(qū)帶電班，顧名思義，帶電班所從事的都是帶電運行檢修班組的主要工作包括 巡線和清障，同時也要對新建線路進行GIS數(shù)據(jù)采集，因為從事帶電作業(yè)，因 而班組所使用的是電力線路第二種工作票或者帶電作業(yè)工作票。 2. 實習小結(jié)與體會 班組的主要工作可概括為“巡線”和“清障”，可這兩個詞里面所包含的 信息量卻是巨大的。先從巡線來說，師傅第一次帶我外出巡線是在宇蕪高速邊 的一座山上，為了巡這一基桿塔，師傅帶著我走了好兒公里，師傅對我說，雖 然在安規(guī)和巡線手冊關(guān)于線路巡視這一塊有很詳細的介紹，但是結(jié)合 現(xiàn)今班組的人手和

20、所擁有的線路，想一個個巡完是不現(xiàn)實的，因此在巡線時要 具有針對性，等我們以后正事工作了也會分到屬于自己的線路，第一次巡線時 不要怕辛苦，一定要自己沿著線走一遍，記下來每基桿塔的大致信息，比如附 近有什么特殊建筑啊，在哪條路上啊，農(nóng)村的話有沒有塘，如果需要繞路應(yīng)該 怎么走比較方便，這些在第一次巡線時就要弄清楚。有一次和師傅外岀去巡 線，有兒基桿塔附近在進行宇蕪高鐵的建設(shè)工作，師傅說像這種情況就要多跑 跑，以防他們在施工過程時的誤操作導(dǎo)致桿塔基礎(chǔ)被破壞。師傅說，如果第一 次巡線時很認真，不怕辛苦，這樣可以為以后省很多事情，對于一般桿塔巡線 時，我們一般查看接地線和沿線的環(huán)境就行，不過在不同的季節(jié)，

21、所巡查的重 點也是有所區(qū)別的。我剛過來實習時快過年了，師傅說這時候巡線除了要檢查 接地線之外，還要留心一下塔材是否完好，有些不法分子到過年前想“撈外 快” 了，保護帽是否完好。過完年是春天了，這時候需要查看沿線的樹枝是否 對線路的安全運行產(chǎn)生影響，如果有影響則需要申請鋸樹。 在鋸樹前需要填寫工作票，申請高架車，并要準備好合格的工器具。鋸樹 前，山工作負責人（我們班長擔任）向我們交待注意事項并給我們分配任務(wù)， 他則對我們進行監(jiān)督（并不參與現(xiàn)場工作），在掛接地線和裝設(shè)遮攔時，師傅 說這兩個順序可以顛倒，但前提是高架還沒有把人送到高空進行作業(yè)。第一次 外出作業(yè)（正常巡線除外）,特別是這種需要工作票的

22、情況下，讓我對當初在 校內(nèi)學習時工作票的理解有了很大程度的提高。 清障除了樹障之外，最主要的就是鳥窩了，而且我們班組負責的主要是含 山和和縣江北地區(qū)的，不同于江南，江北地區(qū)的鳥窩都是用帶刺的小樹枝做 的，師傅們上去的時候都要穿屏蔽服和導(dǎo)電鞋（110KV和220KV的桿塔上都具 有感應(yīng)電），本來我也想上去，但是班長沒同意，因為我們既沒有帶電證，也 沒有進行過專業(yè)的培訓(xùn)。班長說一般鳥窩只要不在桿塔的線路上方、絕緣子上 方，對于線路的運行影響就不大，而且現(xiàn)行使用的防鳥刺，不但沒防住鳥，反 而更利于鳥搭窩。在清除鳥窩的時候，有些師傅并沒有穿著完整的屏蔽服上 去，有時候師傅們怕麻煩，連導(dǎo)電鞋都沒穿，不過

23、有一點他們都有，那就是安 全帽。 GIS數(shù)據(jù)釆集是我在學校從未接觸過的，GIS就是通過定位系統(tǒng)，將線路的 桿塔位置確定，在采集過程中還要用接地前表測量桿塔的接地電阻，并要對桿 塔拍照（包括全貌、塔頭、基礎(chǔ)、桿號牌、走廊），然后將所得的數(shù)據(jù)通過 PMS系統(tǒng)輸入到單位的內(nèi)網(wǎng)，這些也就是進行線路臺帳維護的數(shù)據(jù)來源，當時 我們班組里面班長讓我一個人做臺帳維護，雖然很累（我差不多兩個禮拜都在 做這個）,但是結(jié)束之后，我對于班組的線路比班組其他新員工要熟悉的多， 而且那些線路的代號我也很熟悉，有些老師傅對于自己的線路很熟，但對于同 事的線路就沒那么了解，但我因為當時做的是整個班組的，因而有些小細節(jié)比 老師

24、傅還要熟悉。這就付岀后的回報了。 在輸電運檢工區(qū)帶電班里面還有很多的事悄，班長和各位師傅們就像對待 自己孩子一樣照顧著我們，對我們的就像以前在學校讀書時老師傳道授業(yè)解惑 一樣，班組給我的感覺就像一個家庭一樣，班長總是和我們說大家都是同事， 不用太拘謹，而這樣亦師亦友的關(guān)系，讓我的心里也感到了溫暖。 版權(quán)申明 本文部分內(nèi)容，包扌舌文字、圖片、以及設(shè)計等在網(wǎng)上搜集整 理。版權(quán)為潘宏亮個人所有 This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personal ownership 用戶可將木文的內(nèi)容或服務(wù)用于個人學習、研究或欣賞，以及 其他非商業(yè)性或非盈利性用途，但同時應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān) 法律的規(guī)定，不得侵犯本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人的合法權(quán)利。除此以 外，將本文任何內(nèi)容或服務(wù)用于其他用途時，須征得本人及相關(guān)權(quán) 利人的書而許可，并支付報酬。 Users may use the contents or services of this article for personal study, res