浅谈35kv、10kv架空线路防雷措施
摘要：架空线路的防雷措置对线路安全极为重要，因此防雷安全措施不可忽视。依照规定，35kv以下架空线路不沿全线架设避雷线，但根据不同地区地形不同、雷击现象是否频繁，应给予相应的防雷措施。本文就35kv、10kv架空线路的防雷措施做简单论述。
关键词：避雷线防雷措施
前言
架空输电线路是电力系统及电力网的重要组成部分。由于它运行在大自然之中, 故极易受到外界条件的影响和损害, 其中最主要的因素之一就是雷击。尤其在旷野或丘陵、高山, 遭遇雷击的几率更大。雷击架空输电线路会引起线路开关跳闸, 线路元件及电气设备损坏、供电中断, 甚至系统瓦解等恶性事故。因此, 架空输电线路防雷是电力系统防雷工作的一项重要内容。
1 架空线路遭雷击原因及防雷指标
1.1 线路遭雷击原因
架空线路遭受雷击跳闸,分为直击雷和绕击雷,雷电流幅值也有大有小,遭受雷击概率最大的是杆塔接地网的接地电阻过高和避雷线保护角过大的线路。现将雷击事故主要原因分析如下:
（1）安全技术措施严重不足
部分配电线路设备未能按设计规范要求装设相应的防雷装置, 部分10kV 配电线路设备的设计未考虑防雷的安全技术措施, 或未根据地区特点采取相应的防雷安全措施。
（2）杆塔存在隐患
某些主网线路中水泥杆是通过内部钢筋接地的, 一旦大的雷电流通过杆内部钢筋, 极容易引起水泥杆爆裂, 造成杆塔的破坏, 尤其是那些运行后出现表面有裂纹或风化严重的水泥杆, 是目前防雷存在的严重隐患之一。
（3）架空地线存在的问题
某些线路保护角偏大对绕击不利。例如某些多雷区, 就不满足规程规定的 220kV 输电线路双避雷线保护角不大于 20的防雷要求。
1.2 防雷指标
输电线路防雷性能的优劣,在工程上主要用耐雷水平和雷击跳闸率这两个指标来衡量。耐雷水平是指线路遭受雷击时不致引起绝缘闪络的最大雷电流幅值,它是表征线路耐雷性能的一个基本参数。
为保证输电线路运行安全, 当线路经过一般土壤电阻率地区时, 装设地线的 500kV 线路耐雷水平一般不低于 125~ 175kA, 大跨越档中央和发电厂、变电所进线保护段耐雷水平不低于 175kA。
雷击跳闸率是指折算到年雷电日数为 40的标准条件下, 每 100km 线路每年因雷击引起的线路跳闸次数, 雷击跳闸率是衡量线路防雷性能的综合性指标(为了表征雷电活动频度, 采用年平均雷暴日作为计量单位。一天内只有听到一次雷声, 就记为一个雷暴日。由于各年变化较大, 所以要采用多年平均值)。
1.3 防雷线在防雷方面的重要功能
（1）防止雷直击导线。
（2）雷击塔顶时对雷电流有分流作用。
（3）对导线有藕和作用。
（4）降低导线上的感应过电压等等。
1.4 对各级电压线路架设避雷线的规定
（1）330kv及500kv线路应沿全线架设双避雷线。
（2）220kv线路应沿全线架设避雷线。在山区，宜架设双避雷线，但少雷区除外。
（3）110kv线路一般沿全线架设避雷线。在雷电活动特殊强烈地区，宜架设双避雷线。在少雷区或运行经验证明雷电活动轻微地区，可不沿全线架设避雷线，但应该装设自动重合闸装置。
（4）35kv一下，一般不沿全线架设避雷线。
2 35kV架空输电线路的防雷措施
2.1 35kv架空线路的避雷方式
35 kV 中性点绝缘系统的线路常采用金属或混凝土电杆，因为这些线路的绝缘强度很低，实际上任何一次击中架空地线的雷电，都可以引起从地线到导线的反击，故在这些线路上采用避雷线是不合适的，一般只在进出线两端安装一小段，对这些线路来说，最有效的提高耐雷水平的措施，是装设避雷针、避雷器和保护间隙，雷区活动频繁的线路，应使用耦合架空地线。
架空线路雷害事故的形成通常要经历四个阶段：架空线路受到雷电过电压的作用；架空线路受到闪络；输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压；线路跳闸，供电中断。针对雷害事故形成的四个阶段，必须采取“四道防线”以可靠的防雷措施，保证线路供电安全。
2.2 避雷线对35kv架空线路起到的作用
架设避雷线是架空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电直击导线，同时还具有以下作用：①分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位；②通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压；③对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。
避雷线受雷击后不应使线路绝缘发生闪络，需降低线路杆塔的接地电阻，或适当加强线路绝缘，对个别杆塔可使用避雷器，雷区活动频繁的线路地段应架设耦合架空地线。连续伸长接地体的应用适当加强线路绝缘，及时更换线路的零值瓷绝缘子，对雷区的直线杆塔，在保证导线对地安全距离和对杆塔各部件空气间隙的条件下，每相加一片绝缘子增加线路的绝缘，使线路能够耐受感应雷。
为防止雷电绕击线路，对于雷区活动频繁的线路地段应架设耦合地线，即在35 kV 线路原有避雷线的基础上，在下层导线的下方 3 m 处架设一条架空地线，但要考虑到对地的安全距离，其目的是防止雷电绕击线路，保证线路的正常运行。
线路绝缘受冲击发生闪络不能使线路转变为两相短路故障，不导致跳闸，就是使输电线路发生闪络后，不建立稳定的工频电弧，或减少线路绝缘上的工频电场强度。采用自动重合闸装置，或用双回路供电，线路即使跳闸也不至于中断供电。
在无避雷线的线路段，且多雷区及易击点或在山顶高位的杆塔，可在杆塔顶部装设避雷针，作为防雷保护，但应改善杆塔的接地。
2.3 自动重合闸的应用
对 35 kV 线路采用自动重合闸装置，消除雷击及其它引起的瞬间故障，是减少事故停电的一种措施，同时防止系统故障扩大。
3 10kV架空输电线路的防雷措施
3.1 10kv架空线路的避雷方式
当10kV配电线路所经地段为雷电多发区或对防雷不利的地方,配电线路加装避雷线的屏蔽作用来保护线路,是一种传统的有效方法。该方法的效果较好,而且可以免除维护,但缺点是:投资成本较高;防止绕击的效果较差,易使线遭受反击。对加装避雷线的杆塔尽量降低杆塔的接地电阻,配电线路的接地电阻与耐雷水平成反比,根据各基杆塔的土壤电阻率的情况,尽可能地降低杆塔的接地电阻,这是提高线路耐雷水平的基础,是最经济、有效的手段。
3.2 安装外间隙避雷器的应用
10kV配电线路数量大,需要保护的范围广,因此想要完全避免配电线路的雷击故障是非常困难的。由于传统的无间隙避雷器长时间的承受工频电压,还要承受雷击时的过电压和工频续流,因此,避雷器常出故障,且极易老化,使配电线路供电的可靠性得不到保障。近年来,外间隙避雷器(过电压保护器),已在实践中得到了广泛的应用,它主要是采用氧化锌避雷器与外间隙组合方式。当线路正常运行时,串联外间隙可以起到有效的隔离作用,使避雷器不用承受持续的工频电压,而且即使避雷器老化破损,也不会导致线路接地。与此同时,只有当避雷器在达到一定值的雷击过电压作用下,串联间隙后,才会使避雷器处于工作状态,因此,外间隙避雷器具有良好的防雷效果和可靠性,可大大提高线路的运行水平。
3.3 避雷器的选择与安装
由于避雷器的有效保护距离是有限的,所以在安装避雷器时必须考虑其密度问题。研究表明,避雷器的安装密度与限制雷电过电压和感应过电压的水平是成正比的,所以要想完全避免配电线路的雷击事故,那就必须每基杆塔的每相都安装上避雷器。据日本、美国等发达国家统计,若是在每基杆塔的每相上都安装上氧化锌避雷器后,其雷击断线率由原来的93.3%降到了2.7%,几乎没有雷击断线事故发生。但是,安装避雷器和加装接地装置都需要大量的资金投入,其维护工作也很多,这既不经济,也没有必要。根据研究表明,要限制雷电感应过电压事故,每相避雷器的安装密度只要控制在200m～360m内即可。安装起外间隙的避雷器,当发生雷击时,避雷器的间隙被击穿,雷电波经过间隙,到达避雷器,再进入大地,从而保护了绝缘导线。
4结束语
输电线路防雷设计的目的是提高线路的防雷性能, 降低线路的雷击跳闸率。在确定线路防雷的方式时, 应综合考虑系统的运行方式, 线路的电压等级和重要程度、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特点、土壤电阻率的高低等自然条件, 参考当地原有线路的运行经验, 根据技术经济比较的结果, 采取合理的措施。
参考文献
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