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架空輸電線路防雷措施分析

文檔作者：孟凡成文檔來源：上海市南電力(集團)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月02日
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上海電力 2O11年第6期
架空輸電線路防雷措施分析
孟凡成
(上海市南電力(集團)有限公司，上海201800)
摘要：架空輸電線路防雷是電力系統(tǒng)防雷工作的重要方面。文章介紹了架空輸電線路防雷的具體改進
措施。
關鍵詞：架空輸電線路；防雷擊；絕緣子
中圖分類號：TM862 文獻標志碼：B
0 引言
架空輸電線路是電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)的重要組
成部分。由于它暴露在自然之中，故極易受到外
界的影響和損害，其中最主要的一個方面是雷擊。
架空輸電線路所經(jīng)之處大都為曠野或丘陵、高山，
輸電線路長，遭遇雷擊的幾率較大。
架空輸電線路防雷是電力系統(tǒng)防雷工作的重
要方面，常用的防雷改進措施有：架設避雷線、安
裝避雷針、加強線路絕緣、采用差絕緣方式、裝設
藕合地線或輛合地理線、升高避雷線減小保護角、
裝設消雷器及預放電棒與負角保護針、使用接地
降阻劑等。解決線路的雷害問題，要從實際出發(fā)
因地制宜，綜合治理。
架空輸電線路雷害事故的形成通常經(jīng)歷四個
階段：輸電線路受到雷電過電壓的作用：輸電線路
發(fā)生閃絡；輸電線路從沖擊閃絡轉變?yōu)榉€(wěn)定的工
頻電壓；線路跳閘，供電中斷。針對雷害事故形成
的四個階段，現(xiàn)代輸電線路在采取防雷保護措施
時，要做到“四道防線”，即：防直擊，就是使輸電線
路不受直擊雷；防閃絡，就是使輸電線路受雷后絕
緣不發(fā)生閃絡；防建弧，就是使輸電線路發(fā)生閃絡
后不建立穩(wěn)定的工頻電?。环劳ｋ?，就是使輸電線
路建立工頻電弧后不中斷電力供應。
1 架空輸電線路防雷的措施
現(xiàn)對生產(chǎn)運行部門常用的架空輸電線路防雷
改進措施介紹如下。
1)架設避雷線
架設避雷線是輸電線路防雷保護的最基本和
最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊
導線，同時還具有以下作用：
一51 8 —
1)分流作用，以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從
而降低塔頂電位；
2)通過對導線的耦合作用可以減小線路絕
緣子的電壓；
3)對導線的屏蔽作用還可以降低導線上的
感應過電壓。
通常來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果
愈好，而且避雷線在線路造價中所占的比重也愈
低。因此，110 kV及以上電壓等級的輸電線路都
應全線架設避雷線。
同時，為了提高避雷線對導線的屏蔽效果，減
小繞擊率，避雷線對邊導線的保護角應做得小一
些，一般采用2O。～30。。220 kV及330 kV雙避
雷線線路應做到20。左右，500 kV及以上的超高
壓、特高壓線路都架設雙避雷線，保護角在15。左
右。
2)安裝避雷針
安裝避雷針也是架空輸電線路常用的一種防
雷措施。但是在實際應用卻存在以下問題：
(1)由于避雷針而導致雷擊概率增大
(2)保護范圍小
國內(nèi)外不少防雷專家，對避雷針能向被保護
物有多大的保護距離做了系統(tǒng)的研究得出的結論
是：“對一根垂直避雷針無法獲得十分肯定的保護
區(qū)域”。英國的BS6551法規(guī)曾指出：“經(jīng)驗顯示
不能依賴避雷針提供任何保護區(qū)內(nèi)的完整保護”。
而德國防雷法規(guī)則有意識地不引入避雷針保護范
圍的概念。從避雷針因側擊雷、繞擊雷，造成事故
的實例來分析，其保護范圍是不十分肯定的。
由于避雷針的引雷作用，所以雷擊次數(shù)就會
提高，當雷電被吸引到針上，在強大的雷電流沿針
而流人大地過程中，雷電流周圍形成的磁場會產(chǎn)
2011年第6期 上海電力
生截應過電壓，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：物的自然
屏蔽裝置對電磁感應或電磁干擾的屏蔽作用，不
能達到有效屏蔽，使被保護區(qū)內(nèi)的弱電設備因感
應過電壓而損壞。
(3)反擊的危害
當雷電被吸引到針上，將有數(shù)千安的高頻電
流通過避雷針及其接地引下線和接地裝置，此時
針和引線的電壓很高，若針對被保護物：之間的距
離小于安全距離時，會由針及引下線向：陂保護物
發(fā)生反擊，損壞被保護物。我國國標規(guī)定針距被
保護物的空氣中距離≥5 m，針距被保護物的接
地裝置間的地中距離≥3 m，針對這一要求，微波
塔和電視發(fā)射塔的各種天線上的避雷針是難以滿
足規(guī)范的要求。
(4)電磁感應問題
在強大的雷電流沿避雷針向下流人地中的過
程中，會在周圍產(chǎn)生強大的電磁場，它會使微波通
信、計算機等設備產(chǎn)生誤動。強大的電磁場，可以
使金屬開口環(huán)或打包用鐵箍的接觸不良 處發(fā)生放
電，從而引燃引爆易燃易爆物。更常見的則是引
起微電子設備(通信設備，計算機設備等)的失靈
與損壞。受雷擊的針及引線，在高頻雷電流作用
下，將從接觸點至地面產(chǎn)生一個較高的接觸電壓。
當雷電流流人大地擴散時，在入地點沿半徑各點
形成不同的電位，若跨入該區(qū)域會產(chǎn)生很高的跨
步電壓。在測避雷針不適用于對弱電設備的保
護，更不易用于易燃易爆品的防雷保護。因它引
來強大的雷電流在接地引線斷線卡處易產(chǎn)生火
花，還會在附近的金屬開口環(huán)處產(chǎn)生火花，從而引
起事故。
3)加強線路絕緣
由于輸電線路個別地段需采用大跨越高桿塔
(如：跨河桿塔)，這就增加了桿塔落雷的機會。高
塔落雷時塔頂電位高，感應過電壓大，而且受繞擊
的概率也較大。為降低線路跳閘率，可在高桿塔
上增加絕緣子串片數(shù)，加大大跨越檔導線與地線
之間的距離，以加強線路絕緣。在35 kV及以下
的線路可采用瓷橫擔等沖擊閃絡電壓較高的絕緣
子來降低雷擊跳閘率。
4)采用差絕緣方式
此措施適宜于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接
地的系統(tǒng)，并且導線為三角形排列的情況。所謂
差絕緣，是指同一基桿塔上三相絕緣有差異，下面
兩相較之最上面一相各增加一片絕緣子，當雷擊
桿塔或上導線時，由于上導線絕緣相對較“弱”而
先擊穿，雷電流經(jīng)桿塔人地，避免了兩相閃絡。湖
南郴州電業(yè)局和包頭供電局在雷害嚴重的一些
35 kV線路上應用了這一方法，收到了事故率明
顯下降的效果。據(jù)計算，采用差絕緣后，線路的耐
雷水平可提高24 。
5)采用不平衡絕緣方式
在現(xiàn)代高壓及超高壓線路上，同桿架設的雙
回路線路日益增多，對此類線路在采用通常的防
雷措施尚不能滿足要求時，可考慮采用不平衡絕
緣方式來降低雙回路雷擊同時跳閘率，以保障線
路的連續(xù)供電。不平衡絕緣的原則是使雙回路的
絕緣子串片數(shù)有差異，這樣，雷擊時絕緣子串片數(shù)
少的回路先閃絡，閃絡后的導線相當于地線，增加
了對另一回路導線的耦合作用，提高了線路的耐
雷水平使之不發(fā)生閃絡，保障了另一回路的連續(xù)
供電。
6)藕合地埋線
藕合地埋線可起兩個作用，一是降低接地電
阻，《電力工程高壓送電線路設計手冊》指出：連續(xù)
伸長接地線是沿線路在地中埋設1—2根接地線，
并可與下一基塔的桿塔接地裝置相連，此時對工
頻接地電阻值不作要求。國內(nèi)外的運行經(jīng)驗證
明，它是降低高土壤電阻率地區(qū)桿塔接地電阻的
有效措施之一。二是起一部分架空地線的作用，
既有避雷線的分流作用，又有避雷線的藕合作用。
據(jù)有的單位的運行經(jīng)驗，在一個20基桿塔的易擊
段埋設藕合地埋線后，1O年中只發(fā)生一次雷擊故
障，有文獻介紹可降低跳閘率4O ，顯著提高線
路耐雷水平。
7)預放電棒與負角保護針
預放電棒的作用機理是減小導、地線間距，增
大藕合系數(shù)，降低桿塔分流系數(shù)，加大導線、絕緣
子串對地電容，改善電壓分布；負角保護針可看成
裝在線路邊導線外側的避雷針，其目的是改善屏
蔽，減小臨界擊距。預放電棒與負角保護針常一
起裝設，這一方法曾在廣東、貴州等地采用，有一
定的效果。制作、安裝和運行維護方便，以及經(jīng)濟
花費不多是其特點。
8)裝設消雷器
消雷器是一種新型的直擊雷防護裝置，在國
一5]9 一
上海電力 2011年第6期
內(nèi)已有十余年的應用歷史，目前架空輸電線路上
裝設的消雷器已有上千套，運行情況良好。雖然
對消雷器的機理和理論還存在懷疑和爭論，但它
確實能消除或減少雷擊的事實已被越來越多的人
承認與接受。消雷器對接地電阻的要求不嚴，其
保護范圍也遠比避雷針大。在實際裝設時，應認
真解決好有關的各個環(huán)節(jié)中的問題。
9)使用接地降阻劑
近幾年來國內(nèi)一些單位在處理接地時使用了
降阻劑，取得了較好的降阻效果，介紹降阻劑的文
章也不少，降阻劑確實熱極一時。據(jù)有關資料介
紹，降阻劑使用后接地電阻隨時間的推移而下降，
并且由于其PH值一般均在7．6—8．5之間，有的
呈中性略偏堿，對接地體有鈍化保護作用，故基本
無腐蝕現(xiàn)象。但是，使用較長時間表明接地降阻
劑對接地體產(chǎn)生了嚴重的腐蝕。故在采用這一方
法時應關注長期的效果，特別是對接地體的腐蝕
問題。
10)采用中性點非有效接地方式
在我國35 kV 及以下電力系統(tǒng)中采用中性
點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。這樣可使由
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，由于先對地閃絡的一相相當于一條避雷線，增
加了分流和對未閃絡相的耦合作用，使未閃絡相
絕緣上的電壓下降，從而提高了線路的耐雷水平。
因此，對35 kV線路的鋼筋混凝土桿和鐵塔，必
須做好接地措施。
2 結語
影響架空輸電線路雷擊跳閘率的因素很多，
有一定的復雜性，解決線路的雷害問題，要從實際
出發(fā)，因地制宜，綜合治理。在采取防雷改進措施
之前，要認真調(diào)查分析，充分了解地理、氣象及線
路運行等各方面的情況，核算線路的耐雷水平，研
究采用措施的可行性、工作量、難度、經(jīng)濟效益及
效果等，最后來決定準備采用某一種或幾種防雷
改進措施。
收稿日期：2Ol1一lO一20
作者簡介：孟凡成(1987一)，男，本科，助理工程師，從事
變電運行工作。
(編輯：呂 斌)
中國社會科學院報告：明年油價將波動劇烈
據(jù)報道，“2o12年，7O～90美元仍會是國際油價的基準波動帶，如果是一次性沖擊，油價往往還會
回到這個區(qū)間，除非世界經(jīng)濟政治格局發(fā)生永久性的重大變化。”中國社會科學院近日發(fā)布的研究成果顯示。
該項名為“2Ol2年中國經(jīng)濟形勢分析與預測”的研究，分析了今年我國經(jīng)濟發(fā)展的趨勢和面l臨的主要問題，公布了
明年國民經(jīng)濟各主要指標預測。
論及油價時，此研究稱，2008年以來，國際油價先是從歷史高點大幅跳水，然后又上演戲劇性上漲，此中既有經(jīng)濟榮
枯的因素，也有政治動蕩的沖擊。這一點在2Ol1年表現(xiàn)得尤其突出。如果沒有“阿拉伯之春”，很難想象油價會一路上
行，一舉突破9O美元大關，并在4月重上百元。隨著利比亞局勢的明朗，油價又重新跌落回基本面。
隨著經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展以及汽車需求的快速增長，我國對石油的需求量逐年遞增。與此同時，我國的石油生產(chǎn)卻沒有
跟上腳步，甚至出現(xiàn)停滯局面。除非在勘探上有巨大驚喜，否則此局面將持續(xù)下去。這使得原油大量依賴進口成為現(xiàn)
實。2009年，我國原油對外依存度就超過了5O ，今年則可能達到55 。如此，國際油價變動越來越牽動中國人的心。
此研究認為，2o12年國際原油價格取決于如下因素：中東政治走向、歐債危機、美國經(jīng)濟走勢以及新興經(jīng)濟體發(fā)展
前景。作為世界的油庫，中東的局勢變動無疑對油價構成最有力的擾動。雖然利比亞戰(zhàn)爭漸趨收尾，但是由突尼斯開始
的這場亂局卻未結束。也門、埃及局勢依然混亂，敘利亞正滑向危險的戰(zhàn)爭邊緣，伊朗仍是不穩(wěn)定因素。利比亞的石油
出口才占國際產(chǎn)量的2 ，已經(jīng)產(chǎn)生如此大的沖擊波，如果動亂沖擊沙特這樣的石油輸出大國，那對國際原油價格的影
響可想而知。對于國際原油價格來說，愈演愈烈的歐債危機意味著需求面受到很大考驗。如果金融領域的風險蔓延到
實體經(jīng)濟，導致歐洲經(jīng)濟下滑，從而拖累全球經(jīng)濟復蘇步伐，那么國際原油價格將會出現(xiàn)進一步下探的趨勢。
新興經(jīng)濟體在2Ol1年面對通脹壓力仍然表現(xiàn)出不錯的經(jīng)濟走勢，尤其中印兩國保持了相當高的經(jīng)濟增速，成為國
際經(jīng)濟增長的重要支撐力量。從目前來看，中印等國經(jīng)濟增長的慣性仍然是比較強的，能夠在2012年保持較高速度增
長，只是增速會放緩。從國際油價來看，新興經(jīng)濟體對原油的旺盛需求會構成需求面上的支撐力量，原油價格復現(xiàn)2009
年年初低位的可能性很小。
該研究稱，2012年仍將會是原油價格波動劇烈的一年，波動性會高于比較平穩(wěn)的2010年，政治和經(jīng)濟的不確定性
成為影響油價上下的驅動因素。是否會像2011年那樣經(jīng)歷正高峰沖擊或者2008年至20"09年的負波谷沖擊，就取決于
國際政治經(jīng)濟形勢中是否會有爆發(fā)性事件發(fā)生，例如中東新戰(zhàn)爭的爆發(fā)或歐元區(qū)的重大變化。

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