電網(wǎng)的雷擊閃絡(luò)的機(jī)理及其防范

縣鄉(xiāng)電網(wǎng)一般由35千伏送電線路、35千伏變電所、10千伏配電網(wǎng)和0.4千伏用電網(wǎng)絡(luò)組成，其絕緣等級(jí)相對(duì)較低，大多線路是通過(guò)叢山峻嶺，地形高差較大。有些線路還處于雷電活動(dòng)日平均值較大的多雷區(qū)，因而在雷雨季節(jié)常遭受雷電強(qiáng)烈活動(dòng)的影響。

雷電是自然界中雷云之間或雷云與大地之間的一種放電現(xiàn)象，其特點(diǎn)是電壓很高、電流很大，能量釋放時(shí)間短，具有很強(qiáng)的危害性。如電網(wǎng)遭受雷擊就可能造成停電事故，將給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)?yè)p失，給人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)極大不便。為此，在了解雷擊閃絡(luò)機(jī)理后。因地制宜采取各種有效的防雷措施，提高電網(wǎng)防御雷擊的能力，從而提高電網(wǎng)供電的可靠性。

一、電網(wǎng)雷擊閃絡(luò)的機(jī)理

雷電放電機(jī)理是雷云中強(qiáng)烈的上升氣流，在這種氣流作用下，帶正點(diǎn)的冰晶與帶負(fù)電的水滴開(kāi)始分離，形成一部分帶正電荷，一部分帶負(fù)電荷的雷云。由于異性電荷的不斷積累，不同極性的云層之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不斷增大，當(dāng)某處雷云的電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)空氣可能承受的擊穿強(qiáng)度時(shí)，就形成了雷云的放電。不同極性的電荷通過(guò)一定電離通道互相中和而產(chǎn)生強(qiáng)烈的光和熱，造成其附近空氣的突然膨脹，即會(huì)發(fā)出霹靂的轟鳴聲。由于雷云負(fù)電荷的感應(yīng)作用，使附近地面積聚正電荷，從而使地面與雷云之間形成強(qiáng)大電場(chǎng)。當(dāng)某處積聚的電荷密度很大時(shí)，使電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到雷云與地面之間空氣游離的臨界值時(shí)，就為雷云對(duì)地放電創(chuàng)造了條件，如落雷擊中電網(wǎng)導(dǎo)線即造成雷擊閃絡(luò)。

雷電的破壞作用主要是雷電流引起的，所以防雷設(shè)置必須按雷電流大小來(lái)考慮。但雷電活動(dòng)的強(qiáng)度是因地而異，即使在同一地區(qū)，雷電活動(dòng)強(qiáng)度也是有所不同，這是因?yàn)槭芫植繗庀髼l件的影響所致。從雷害事故資料表明，雷擊地點(diǎn)、部位也有它的規(guī)律性，但由于地面物件性質(zhì)和形狀的差異，其所受雷擊損壞的程度也不同。在電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)時(shí)，地面物件的尖頂和邊緣上的電場(chǎng)強(qiáng)度為最大，因而其雷擊損壞程度也最大。而在曠野中，物件高度雖不高，但由于比較孤立突出，因而也比較易遭雷擊。

根據(jù)縣鄉(xiāng)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際，其電網(wǎng)遭受雷擊閃絡(luò)的主要原因有：

1.電網(wǎng)大跨度檔距的線路易受雷擊侵害。電網(wǎng)大跨度檔距兩側(cè)桿塔是線路耐雷的薄弱環(huán)節(jié)，其原因是大跨度桿塔一般位于山頭上，地勢(shì)較高，因而易受雷擊;其次是大跨度桿塔的間距較大，避雷線對(duì)線路導(dǎo)線的屏蔽作用較差，因而也容易引起雷擊閃絡(luò)。

2.電網(wǎng)大檔距轉(zhuǎn)角桿跳線串容易遭雷擊。轉(zhuǎn)角桿由于要達(dá)到保護(hù)塔頭間隙能滿足絕緣配合的要求，往往將橫擔(dān)往轉(zhuǎn)角的外側(cè)伸長(zhǎng)，致使其受屏蔽保護(hù)的性能變差，因而遭雷擊。

3.電網(wǎng)中的山區(qū)線路存在“易擊段”。電網(wǎng)線路通過(guò)山區(qū)時(shí)，受地形、地貌、地質(zhì)、氣流等因素的影響，因而在這段地區(qū)的線路往往會(huì)出現(xiàn)重復(fù)性的雷擊閃絡(luò)。為此，對(duì)“易擊段”線路應(yīng)采取重點(diǎn)的防雷保護(hù)措施。

4.耦合地線終端容易造成閃絡(luò)。線路的耦合地線，既有分流作用，又會(huì)增加耦合系數(shù)。在耦合地線的終端處，桿塔另一側(cè)的耦合作用已失去，因而在同樣雷電流下，絕緣子承受電壓高于兩側(cè)均有耦合地線的桿塔，所以耦合地線終端易出現(xiàn)雷擊閃絡(luò)。

5.桿塔接地電阻對(duì)雷擊閃絡(luò)的影響。根據(jù)線路運(yùn)行情況看，桿塔接地電阻在30Ω以上者，發(fā)生雷擊閃絡(luò)的約占50%以上，而接地電阻在30Ω以下者，發(fā)生雷擊閃絡(luò)的約占25%?？梢?jiàn)桿塔接地電阻的大小也是發(fā)生雷擊閃絡(luò)的因素。

6.電網(wǎng)中山區(qū)線路遭雷擊的跳閘率均大于平原地區(qū)線路的跳閘率。其原因是山區(qū)線路所處的地線、高度、環(huán)境等因素所致。

二、電網(wǎng)減少雷擊閃絡(luò)的保護(hù)措施

縣鄉(xiāng)電網(wǎng)遭雷擊而發(fā)生閃絡(luò)跳閘的相關(guān)影響因素較多，為確保線路安全運(yùn)行，必須按電網(wǎng)所處地區(qū)雷電活動(dòng)情況，因地制宜采取綜合保護(hù)措施來(lái)減少雷擊閃絡(luò)的跳閘事故，為電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行打下基礎(chǔ)。

1.電網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重防雷保護(hù)措施

(1)防直擊雷的措施

電網(wǎng)中架空送電線路，其最有效的保護(hù)方式，是采用接地的架空避雷線，而且避雷線的保護(hù)角愈小，其遮蔽效果也越好。為此，在變電所進(jìn)出線段應(yīng)設(shè)計(jì)架設(shè)1~2km的架空避雷線。對(duì)35kV系統(tǒng)而言，大多是采用中性點(diǎn)不接地的小電流接地系統(tǒng)，這種接地方式可允許單相接地故障的短時(shí)運(yùn)行。因而在線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)把無(wú)架空避雷線的部分線路，盡量設(shè)計(jì)為導(dǎo)線的三角型排列，使最上面一相導(dǎo)線起到避雷線作用。而架空避雷線進(jìn)線段應(yīng)設(shè)計(jì)為水平排列的門(mén)型桿塔。因雙避雷線對(duì)雷電流有分流作用，起到降低雷擊時(shí)桿頂電位的作用，從而使雷擊跳閘率減少。

(2)防感應(yīng)雷的措施

在變電所進(jìn)線段避雷線的設(shè)計(jì)上，不能將進(jìn)線的避雷線引到變電所出線的龍門(mén)架上，只能引到線路的終端桿塔處。同時(shí)還要加強(qiáng)線路的絕緣強(qiáng)度，因而設(shè)計(jì)師每串絕緣子應(yīng)多加一片，用以加強(qiáng)絕緣。

另外，在線路設(shè)計(jì)中還要著重降低桿塔的接地電阻，可通過(guò)延伸接地極或使用長(zhǎng)效化學(xué)降阻劑等措施來(lái)降低接地電阻。降低桿塔的接地電阻，可降低雷擊時(shí)桿塔頂端的電位，使之不易發(fā)生線路絕緣的反擊。對(duì)電網(wǎng)中的大跨度桿塔的保護(hù)角和轉(zhuǎn)角桿的跳線，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取屏蔽保護(hù)措施。

對(duì)35kV輸電線路的個(gè)別薄弱桿塔，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮加裝保護(hù)間隙，或設(shè)法增強(qiáng)絕緣強(qiáng)度，以免雷擊損壞事故的發(fā)生。由于大跨度桿塔的檔距大，地勢(shì)較高，也是線路耐雷薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)此在線路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提出加強(qiáng)防雷的保護(hù)措施，以提高線路的耐雷水平。

2.投運(yùn)線路的防雷保護(hù)措施

(1)架設(shè)屏蔽

輸電線路的變電所進(jìn)出段上架設(shè)避雷線，其主要作用是減少雷電直擊導(dǎo)線。從投運(yùn)線路桿型來(lái)看，其桿型是套用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，這在多雷活動(dòng)區(qū)其保護(hù)角一般偏大，屏蔽性能相對(duì)較差。為此，對(duì)已投運(yùn)線路可在桿塔頂端加裝屏蔽針，以加強(qiáng)塔頭的屏蔽保護(hù)作用。對(duì)轉(zhuǎn)角桿塔，其轉(zhuǎn)角外側(cè)跳線也應(yīng)加裝橫向屏蔽針進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)對(duì)加裝屏蔽針的桿塔，還要注意降低桿塔的接地電阻(R10Ω)

(2增加分流

輸電線路的桿塔若遭受雷擊，入地雷電流將在塔身與接地電阻上產(chǎn)生高電壓，若增加分流可減小桿塔的反擊電位。增加分流措施：一是加裝耦合地線，其作用是增加分流和增大地線與導(dǎo)線的耦合系數(shù)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，耦合地線作為防雷措施是有效的，但對(duì)加裝耦合地線的終端桿塔，特別要通過(guò)采用有效措施來(lái)降低接地電阻，否則防雷效果欠佳。二是鋪設(shè)延伸接地體。運(yùn)行實(shí)踐表明，延伸接地體可起到增加地下散流，對(duì)導(dǎo)線又有耦合作用，因而可減少雷電的反擊幾率。三是降低桿塔的接地電阻。因桿塔的接地電阻與塔頂電位直接相關(guān)，按規(guī)程要求，一般地區(qū)桿塔的接地電阻應(yīng)不大于10Ω，對(duì)于高電阻率土壤地區(qū)也不宜大于20Ω。

(3)線路要保持應(yīng)有的絕緣水平。

各種電壓等級(jí)的線路，保持應(yīng)有的絕緣水平是電網(wǎng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。為此，對(duì)已投運(yùn)的線路也要進(jìn)行必要的檢查和測(cè)試，使之保持線路的絕緣性能良好，以利電網(wǎng)的安全運(yùn)行。其措施：一是加強(qiáng)絕緣子質(zhì)量的全過(guò)程管理，確保掛網(wǎng)運(yùn)行絕緣子的質(zhì)量良好。二是加強(qiáng)對(duì)掛網(wǎng)運(yùn)行絕緣子的零值檢測(cè)。三是及時(shí)更換掛網(wǎng)運(yùn)行中的劣質(zhì)絕緣子。四是對(duì)雷電活動(dòng)強(qiáng)烈而時(shí)有造成線路跳閘頻繁的桿塔，可適當(dāng)增加絕緣子的片數(shù)，以提高承受反擊電壓的能力。

三、結(jié)束語(yǔ)

電網(wǎng)防雷成效是電力行業(yè)多舉措防雷保護(hù)的縮影，也是蕓蕓眾生善享燦爛光明的重要砝碼。為此，在掌握雷擊閃絡(luò)機(jī)理后，才能有的放矢地強(qiáng)化防雷耐雷的素質(zhì)，并能以科技之魂引領(lǐng)電網(wǎng)的防雷措施。

鑒于電力防雷的特殊性，因而可通過(guò)信息監(jiān)測(cè)掌握雷電活動(dòng)的蹤跡。除開(kāi)展常規(guī)的防雷設(shè)備檢測(cè)外，還要進(jìn)一步建立電力與氣象的防雷合作機(jī)制，發(fā)揮電力防雷定位信息系統(tǒng)和氣象雷電預(yù)報(bào)的優(yōu)勢(shì)，使之能有效防雷耐雷，從而增強(qiáng)電網(wǎng)防御雷擊的能力，既在雷鳴電閃之時(shí)，電網(wǎng)安然無(wú)恙。