[科学技术]关于山区35KV线路防雷的分析

钱海卫

摘 要：目前山区输电线路雷击跳闸率很高，雷击配电网线路造成的电力系统运行事故屡有发生，严重影响供电可靠性和电网安全，本文主要对山区35KV线路雷害事故的进行原理上的分析，找出适合山区35KV线路雷害事故的防范对策，如安装线路避雷器、降低杆塔接地电阻等方案。

关键词：山区;35KV线路;防雷;措施

1输电线路雷击的几种形式：

1.1雷击大地时

当雷击线路附近大地时，雷电通道的雷电流在通道的周围建立了强大的磁场，由于雷电流的对电放电，使磁场通道的正电荷得到迅速释放，使附近的电力线路产生感应过电压。由于距离的远近的随机性，和雷电流的强弱，此类的雷害所遇不多。

1.2距离更近的雷击

当雷击距离线路较近L≤65时，此时雷电实际上会被杆塔或导线吸引，形成雷击杆塔或导线。但先导通道磁场的迅速变化，使导线生产强大的感应过电压，一次雷击，线路不同相的导线均会产生感应过电压，但如架设了避雷器，则会在避雷线的屏蔽作用下，感应过电压会大大降低。

1.3雷击避雷线档距中央时

在沿导线的两侧将产生雷电流向相邻杆塔运动，经L/2Vb的时间到达杆塔，由于杆塔的接地作用，在杆塔处将有一处反射波返回雷击点，若雷击点的电流未达到幅值，雷击点的电位将下降，若雷击点电流达到幅值，产生叠加效应，产生更大的雷电流，破坏性更大。如雷击导线，外部雷电过电压施加在线路上，会发生绝缘子闪络，如绝缘子性能良好，则闪络过后，线路仍可维持供电，但如绝缘子性能已降低，或有零值和低值瓷瓶存在，闪络过后有工频电压仍可在雷电闪络的瓷瓶串建立稳定的工频短路电弧，而造成瓷瓶串的击穿事故。

1.4雷电绕击线路

对于35KV以上线路，架设避雷线是直击雷防护最好方法，即便如此，线路仍然有雷闪绕过避雷线击中导线的可能，虽然绕击的概率较小，且比较直击杆塔或导线的过电压要小，但一旦发生，往往会引起线路绝缘子串的闪络击穿。因绕击率与杆塔高度、避雷线悬挂高度和线路经地区的地形地貌有关，尤其是在山区，山区的绕击率是平原地区的3倍，

2事例分析：

2.1事故经过

2011年6月9日北宁线48#塔两边相瓷瓶被击碎，中相瓷瓶击穿后炸碎，中相导线掉落在下横担上。此处在两年内发生了共发生三次雷击事故。经现场勘察，北宁线48#塔位处宁溪镇边缘，四周空旷，远处环山，48#塔立在一处孤零零的小山坡上，山高50米。无避雷线。顶线悬式瓷瓶已被炸碎，散落四周，导线掉落在下横担上，两边相导线被击穿，登杆检查后，发现有烧灼的痕迹，水泥杆顶有烧灼的痕迹。此地带为土质为岩石，土壤电阻率较高。

2.2事故原因分析：

经现场勘察和分析认为，此处事故原因为雷直击杆顶，雷电流经杆塔直接冲击接地，因接地电阻较高，形成较高的雷过电压。同时在各导线上产生感应电压，因杆塔上的电位较高，杆塔对导线形成反击过电压，远高绝缘子串的冲闪电压U50% ，造成三相绝缘子闪络，顶线瓷瓶闪络后因导线正常电压建立了对杆塔的烧弧，致使瓷瓶碎裂。纵观此处的多次雷击事件，此处的雷击的异常频繁，与线路所处地理位置有关，宁溪山区是雷电活动的高发区，且48#塔的所处位置在环山的盆地，周围平地，只有一座小山坡。48#处在小山坡的最高位，因此，地理位置是造成多次雷击的重要因素，我局因此对这条线路因老化多次提出需要改造的申报，但种种原因无法实行。在无法实施改造的情况下，针对此处，采用避雷措施是非常必要。

2.3事故后防范措施：

初定两个方案，一、架设避雷线，通过避雷线引流入地。二、装设避雷器。架设避雷线方案虽然可行，但35KV线路整体耐雷水平不高，存在着绕击的可能，此条线路在以往也有存在绕击的案例。且35KV线路增设避雷线，工程量过大。因此架设避雷线方案不可行。第二个方案，装设避雷器后，当雷击杆塔或绕击导线在绝缘子串两端产生的过电压超过避雷器的放电电压时，避雷器首先导通动作，释放雷电流，从而保护绝缘子串免于闪络。因此方案成本小，带来效果较好，采用此方案;加装避雷器的同时，采用降阻剂来降低接地电阻，提高线路耐雷水平，防止反击。

3山区线路的防雷措施：

3.1架設避雷线

架设避雷线是架空电力线路最基本的防雷措施之一，也最具效果，防止雷直击线路，或当雷击杆塔顶时起到分流作用，降低杆塔顶的电位;对导线有耦合作用，屏蔽导线作用，降低导线上感应电压。避雷线对高电压等级线路全线装设效果较好，对35KV线路及以下线路，由于线路本身绝缘比较薄弱，沿全线装设避雷线效果不大，一般在进出线段1-2公里内进行架设。

3.2降低杆塔的接地电阻

雷电活动强烈的地带或经常发生雷击故障的杆塔应改善接地装置、电阻率。于一般高度的杆塔，降低接地电阻是提高线路耐雷水平、防止反击过电压的有效措施，但山区线路由于杆塔有效高度及偏坡、倾角等因素的影响，绕击和感应过电压的概率增大。而绕击和感应过电压与杆塔接地电阻是无关的。因此降低接地电阻不是减少雷击的唯一措施，反而应该作为防雷的辅助措施。所以山区线路杆塔接地电阻在30Ω以下的，没有必要花更大的力气去改善接地。而应将重点放在易击段，改善线路的屏蔽，使线路维持一定的耐雷水平。

3.3加强线路绝缘

线路的绝缘水平与耐雷水平成正比，由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔（如：跨水库杆塔），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复合绝缘子等冲击闪络电压较高的绝缘子来降低雷击跳闸率。

3.4安装线路避雷器

长期以来，避雷器一直是电力系统限制大气过电压的主要措施。35kV线路一般采用3-4片绝缘子，其绝缘水平较低，防雷的措施一般采用安装避雷线、消弧线圈等措施，很少采用线路避雷器，线路避雷器在10KV线路上已经广泛应用，并取得较好的效果，而35KV线路还是采用一般的防雷措施，存在一些问题，因此，需要采用其它更有效防雷措施，如安装线路避雷器。线路避雷器与绝缘子串并联，其冲击放电电压和残压均低于绝缘子串的放电电压，当雷击杆塔或绕击导线在绝缘子串两端产生过电压超过避雷器的放电电压时，避雷器首先动作导通，释放雷电流，从而保护绝缘子串闪络。这是对于老线路防雷的经济、有效的办法。这种防雷措施将大大改善输电线路防雷性能，且性能与投资比较高。

3.5架设耦合地线

采用架设耦合地线的措施，即在导线下方再架设一条地线。它的作用主要有以下方面：加强架空地线与导线间的耦合，使线路绝缘上的过电压降低;增加了对雷电流的分流作用;运行经验表明，耦合地线对减小雷击跳闸率的效果是显著的，尤其在山区的输电线路其效果更为明显。

4小结

线路防雷的基本途径：一方面尽量避免雷害的发生，这需要在设计源头上着重考虑。一方面在雷害情况不能避免的情况下，尽量降低外绝缘的过电压。同时平时线路的运行维护也非常重要，运行部门的对线路本体绝缘性能的监测，接地电阻值的记录，绝缘子串的清扫、低值绝缘子的更换等不仅仅是防雷的有效措施，更为今后的线路防雷积累宝贵的经验和数据。雷电活动是一个复杂的自然现象，需要电力系统内各个部门的通力合作，才能尽量减少雷害的发生，将雷害带来的损失降低到最低限度。

参考文献：

[1]叶运涛.山区10kV架空配电线路防雷措施及其改进.[J] . 科技资讯. 2019（36）.

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2021/07/02