35kV输电线路防雷分析

35kV输电线路防雷分析

余前恒

（四川省能投盐边新能源开发有限公司四川攀枝花617000）

摘要：雷电对输电线路危害极大，主要有机械效应、热效应及电热效应。雷电常常造成造成绝缘子闪络、开关跳闸、设备损坏等设备事故，甚至危及运维人身安全、引起火灾、大面积停电等。为有效降低雷电对输电线路的危害程度，本文通过对国内众多山地风电场的35kV线路防雷改造方面进行了分析，通过合理的设计、选型、有效的防雷改造等，可达到有效降低雷电对输电线路的危害，从而提高输电线路的运行稳定性。

关键词：防雷措施；接地装置；耦合地线；消雷器

一、前言

随着电力行业的快速发展，输电线路覆盖面积越来越广，更多的向雷区和山区发展，雷电对输电线路的影响也越来越明显。国内外电力线路故障统计显示，由于雷电引起的输电线路跳闸次数占线路总故障跳闸的次数50%以上。尤其是在雷暴区、土壤电阻率高、地形复杂的山区雷击引起的输电线路故障率更高，对电力生产安全稳定运行及国民经济的监控发展造成了严重影响。

二、雷击造成输电线路损坏的原因及危害

雷电危害主要是引起大气过电压。大气过电压主要有两种形式：一是直接过电压，是由于雷电直接电击到线路或设备并且在这些设施上产生危害绝缘的电压。另外一种则是感应过电压由于雷击能量较大，雷电击到输电设备附近的地面上时，输电线路的三相导线会因感应而出现高电压。对于输电线路来说，雷电造成的安全危害很大，经常会使绝缘子发生闪络，避雷器击穿等，特别是风电场大多地处山区，输电线路杆塔大多交通不便，给巡视和故障处理增加了一定难度。在输电线路故障中，雷击跳闸占比最大，特别是山区输电线路，大部分线路故障是因为雷击引起，对雷击进行有效防范，可有效降低输电线路故障，提高输电线路的运行稳定性。

三、输电线路的防雷措施

1、输电线路的设备选择

输电线路防雷设计和设备选型十分重要，设备选型优化通常可达到事半功倍的效果。

1.1避雷器

35kV输电线路的避雷器类型主要包括无间隙、串联间隙、并联间隙这三种类型。由于避雷器需安装在线路的导线上，因此在对输电线路的避雷器进行选择时，不仅要考虑避雷器的绝缘性能、耐污秽性能等，还考虑体积、重量、维护、密封可靠等问题。线路型复合外套氧化锌避雷器是最符合要求的一种，因此在35kV输电线上路型复合外套氧化锌避雷器是首选，在多雷区可选用低残压避雷器。低残压避雷器绝缘配合裕度更高，但是由于工艺和电子特性的原因，防雷器残压和耐压能力通流容量呈正比，就是残压越低，内压能力和通流容量越小。而雷电发生时，过小的耐压能力和同流容量会造成直接损坏防雷器，击毁设备，针对于此，我们通常采用多级的办法进行保护，即前端选用通流容量较大，耐受水平好，残压较高的防雷器泄放，后端采用同流容量小，耐受水平较差，残压较低的防雷器，对线路进行综合保护。

1.2绝缘子

对于雷暴频发地区，若污秽等级高，可安装合成绝缘子，合成绝缘子可增加线路的绝缘强度，使线路的抗雷能力大大增强。

2、输电线路防雷措施

2.1线路接地装置改装

1）每年雷雨季节前后需对线路进行接地装置进行外观检查和接地电阻测试，根据检测的情况明确雷击重点区域，雷击频发性杆塔接地装置进行重点改造；对线路接地引下线锈蚀或断裂的杆塔接地引下线采用防锈措施，对引下线进行更换，确保杆塔接地可靠。

2）针对不同的地形、地质、土壤结构情况采取垂直、环形和水平复合接地体进行改造，以保持杆塔接地电阻合格。

3）对土壤电阻率高的杆塔接地网，采用更换低土壤电阻率的土进行回填，或延伸接地线，将接地网引伸到低土壤电阻率的地方（如水塘）进行集中接地，降低接地电阻。

4）加深杆塔接地装置的埋设深度或者是增加接地电极的数量。另外还可以在塔杆的周围加入一些降阻剂、接地模块或在进行设备安装时选择电阻低的地方进行施工。

2.2增加避雷针

如果当地气候比较恶劣，在塔杆的顶端安装避雷针，可以取得较好的效果，有效地预防雷击。如果雷击活动频繁，可以在其加装负角保护器，并将其向上倾斜30度角。输电线路避免雷电绕击，可以再塔杆两端架设长度在2.5米左右的屏蔽针，这样既可以起到预防雷电绕击事故的发生，又可以起到协同避雷的作用。

2.3安装消雷器

消雷器是上世纪70年代发展起来的防雷装置，现在技术已经非常成熟。消雷器是由离子化装置、连接线及接地装置三部分组成，是利用金属针状电极的尖端放电原理设计的。在雷云电场作用下，当尖端场强达到一定值时，周围空气发生游离后，在电场力的作用下离去，而接替它的其它空气分子相继又被游离。如此下去，从金属尖端向周围有离子电流流去。随着电位的升高，离子电流按指数规律增加。当雷电出现在消雷器及被保护设备上空时，消雷器及附近大地均感应出与雷云电荷极性相反的电荷。安有许多针状电极的离子化装置，使大地的大量电荷在雷云电场作用下，由针状电极发射出去，向雷云方向运动，使雷云被中和，雷电场减弱，从而防止了被保护物遭受雷击。

2.4架设耦合地线

对于某些建成投运后雷击故障频发的线段，可以采用在导线下方架设地线的措施。一方面增加避雷线与导线间的耦合作用，以降低绝缘子串上的电压；另一方面耦合地线还可增加对雷电流的分流作用。即在35kV输电线路的基础上，以原有的避雷线为基础，安装一条架空的地线，并且要考虑与地面的安全距离，以防输电线路遭到雷击后影响正常运行。当输电线路的绝缘子遭到雷电的冲击时，绝缘子本身会产生闪络，导致原来的输电线路互相撞击，从而导致线路短路。耦合地线，可以使塔杆在遭到雷电击时避免损坏，当杆塔受到雷击时，电流就会沿着架空线路进入地面，从而使塔杆免受损害。

2.5外移式防雷

外移式防雷故名思议是远离保护物的防雷保护，即根据被保护区域的地理、地形、气象等因素，在其周边适当的位置远距离安装一定的防雷装置，对直击和绕击雷进行吸引、拦截、疏导与消散，使雷电流沿着这些防雷装置在区域外围泄放入地，降低区域类的雷击电流强度，减小区域类发生雷击事故的概率。对于穿越保护区的线路，配置低殘压避雷器，降低电流冲击残压制、使被保护区内的设备免受感应雷的侵害。当然由山地输电线路过于分散，外移式防雷的利用难度较大，需设立的外移式防雷数量多，需耗费巨大的人力物力，具体实施还需根据当地的雷暴天数及雷击对设备的影响程度等多方面进行综合考量。

4结论

雷电作为普遍存在的自然现象，我们无法从根本上消除。但是人类经过多年的研究、科学技术的进步已经对雷电认知和防范有了一套非常有效的系统理论和实践经验。在科学技术发达的今天，我们更需要立足岗位，结合电力生产实际，并且在实际的防雷工作中不断进行总结、创新，为电输电线路的防雷工作作出贡献。

参考文献：

[1]吴应龙.35kV输电线路防雷措施[J].中国电业(技术版),2012(6):80-82.

[2]周鑫.浅析雷电对输电线路的危害及防护措施[J].科技创业家,2013(16):113.

[3]DL/T1676-2016交流输电线路用避雷器选用导则[S].