电力输电线路的防雷击技术分析

电力输电线路的防雷击技术分析

张立轩

国网内蒙古东部电力有限公司林西县供电分公司

摘要：目前配电网架空线路防雷方式比较单一，主要采用氧化锌避雷器，虽逐渐出现各种新型防雷措施，但对各种防雷措施的优缺点、安装点和差异性的系统性分析较少。同时，现有配电网防雷策略多将关注重点放在避雷器或者保护金具等电力设施上，对与之配合的安装过程管控、运维要求等重视不够，无法充分发挥防雷设施作用。

关键词：电力输电线路  防雷击技术

中图分类号：TM75    文献标识码：A

引言

随着我国经济社会的不断发展，电力网络不断扩大，配电网作为城乡居民供电的主要环节，在运行过程中会遭受雷击等自然因素的影响。电网遭受雷击主要是由于雷电直接击中线路，瞬间产生高强度的电流和电压，使线路受到严重破坏。

1 配网线路雷电隐患分析

1.1输电线路设备不符合规定的情况

现阶段，输电线路上的铁棒和开关依旧存在着安装不符合相关标准的情况。每年都会出现许多不可修复的焊接问题，导致配电线路非常容易受到雷击。安装在输电线路上的避雷器质量不过硬，使用一段时间便会失去作用，很难真正起到避雷效果。

1.2输电线路的防雷设计非常简单

与 高压线路的防雷设计相比，输电线路的防雷设计相对单一，在抵抗相同级别的雷击时，由于其设计简单，防雷效果较低，导致 输电线路在受到雷击时，很容易发生安全事故。

1.3 输电线路绝缘子的耐压性能较低

输电线路的针形绝缘子的电阻线跨度要更大，在遇到雷电等情况下具备了更好的防护效果。但是，此类针形绝缘子也有着一定的不足，当此类绝缘子内部发生故障时，此类绝缘子依旧可以正常运行，这就导致工作人员在检查过程中很难发现其故障原因，没有办法第一时间找出因雷击而损坏的地方。

2防雷设施合理选型

2.1常用防雷设施

架空线路常用的防雷设施主要有无间隙氧化锌避雷器、外串联间隙避雷器、过电压保护器、绝缘子式限压器和架空避雷线等。（1）无间隙避雷器。无间隙氧化锌避雷器近年来广泛地应用于电气设备过电压保护。但自身存在一些缺点：保护范围小，一般用于变压器、断路器、隔离开关、电缆终端等设备防雷保护；长期承受运行电压，加速了电阻片的劣化，容易损坏；在经消弧线圈接地系统中，如果发生击穿，将会造成永久接地；只能用于感应雷，对于直击雷容易爆炸。（2）外串联间隙避雷器。外串联间隙避雷器由非线性电阻限流元件（氧化锌阀片）串联放电间隙组成，安装在线路绝缘子上。通过与绝缘子串联间隙的引流环、氧化锌非线性电阻限流元件的合理配合，在雷电过电压的作用下通流动作，释放雷电过电压能量，有效限制雷电过电压。设备安装方便，不需要更换绝缘子，也不需要更改原有线路设计，不需要破开导线绝缘层，无须解决导线密封防水问题。（3）过电压保护器。过电压保护器又称为环形电极串联间隙金属氧化物避雷器或限流消弧角。在避雷器本体高压端设置一个圆环形金属电极，套在绝缘子伞裙的外围，绝缘导线电位不引出，与环形电极构成串联空气间隙。为了固定雷电冲击放电起始位置，安装时还可以在环形电极正上方的绝缘导线绝缘层上（单侧或者两侧）开细小孔洞形成绝缘薄弱点。（4）架空避雷线。利用同杆架设架空避雷线对配电架空绝缘线路进行屏蔽保护。但由于该方式投资大，主要用于变电站进线段的进线保护，可有效防止雷击过电压沿线路侵入变电站，保护变电站内设备。雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的线路，可以适当考虑架设避雷线。

2.2选型原则

（1）10 kV架空线路柱上变压器、柱上断路器、电缆头等设备及无负荷线路末端的防雷保护，宜选用配电型无间隙氧化锌避雷器。（2）架空绝缘线路应采取安装外串联间隙避雷器、防弧金具、放电钳位绝缘子、过电压保护器和绝缘子式限压器等方法防止雷击断线。（3）多雷地区无建筑物屏蔽的10 kV绝缘线路应逐杆安装带间隙氧化锌避雷器或防雷支柱绝缘子等，采取有效措施防止雷击断线。（4）山区、湖泊等故障不易查找地区，可使用带脱离器的无间隙避雷器。（5）为多雷区重要用户、连续化生产用户供电的绝缘线路，宜逐基电杆逐相安装外串联间隙避雷器，若受成本限制无法一次实施完成，可先采用每基安装一相、临近基换相安装的方式。（6）对于大跨越配电线路（含裸导线），宜安装外串联间隙避雷器，降低雷击断线概率。（7）对于连续的独立耐张段，宜安装悬式绝缘子防弧金具、无间隙氧化锌避雷器或悬式绝缘子限压器等防护措施。（8）对于变电站出线1～2 km及同杆架设三回及以上配电线路，宜同杆架设架空避雷线，避雷线对边导线的保护角宜采用20~30°，规格一般采用35 mm2镀锌钢绞线，每基电杆应加1 处接地。（9）防雷绝缘子、过电压保护器建议每3 基左右电杆加1 处接地，多雷区应逐基加接地；用于耐张杆的防雷绝缘子，建议每基电杆加1处接地；氧化锌避雷器每基电杆应加1处接地。

3防雷具体措施

3.1避雷器安装

现阶段， 配电网所安装的避雷器通常为管式和阀式两种，在安装时可以根据实际情况选择不同型号。管型避雷器可以有效解决放电间隙中，由于工频自由旋转所产生的供电问题，这也使其成为了目前10 kV 配电网中应用较为广泛的避雷器。而阀式避雷器在使用过程中，必须要控制好冲击放电电压等多项内容。FS 型避雷器，则应用在 10 kV 以下的接线电缆头等外配的保护设施中，其结构比较简单，产生的成本消耗比较低，但所起到的保护性能也相对有限。FI型避雷器具有并联电阻，保护有限性能好，常用于220 kV 电气设备。FCD 型避雷器有并联电阻和并联电容，具有更好的过流保护供电性能，这也使其在那些高压变电站中得到了极其广泛的应用。除此之外，在安装避雷器的实际过程中，特别适用于高压变电站等高压电器。安装避雷器时，要确保电压等级与保护设备相匹配，并计算好线距。

3.2安装自动重合装置

当配电网上的线路被雷击停止正常运行时，就必须采用自动线路重合保护装置，确保配网线路的容器可以恢复到正常的运转状态。同时，在配网线路中出现的绝缘跳闸问题，往往都具备可恢复性，而那些由于雷击事故所引发的工频闪络，或是其他工频线路电弧在配网线路当中跳闸停止后，也会在短时间内对其进行清除，保证绝缘性能能够恢复到原本的状态。

3.3加强绝缘，降低绝缘闪络

在加强绝缘的过程中，在强化保温方面所采用的三种方式分别为强化保温、双重保温以及替代保温。可以通过改变绝缘子直径的方式，提升塔顶空气电流间距来提高线路的绝缘性特征，提高配电网的雷电防雷防护水平和线路运行安全。但是由于这种方式在使用上存在着较为显著的局限性，成为对配网线路提供保护的一种后备措施[1]。

3.4做好雷击故障巡检和分析工作

雷击故障后应及时安排故障巡检，对未能起到保护作用的防雷装置，应及时安排对同期安装的全部同类装置进行特巡检查，及时收集故障或缺陷残留物和现场图片，加以分析改进。对重复出现雷击故障的线路要重点进行分析，找出原因，改进防雷措施[2]。

结束语

雷击对架空配电线路的安全运行构成了严重威胁，影响电力正常供应，停电对地区发展造成的经济损失和社会影响不可忽视。本文提出了一整套完善的防雷策略，包括避雷装置合理选型，避雷装置的安装、验收与台账管理全过程管控，以及对防雷设施的运维管理3个方面，在实际中应用效果显著，适合在供电企业推广[3]。

参考文献：

[1]崔珠峰,刘故帅,王强,孙磊,巩方伟.配电网架空线路防雷策略综合研究[J].农村电工,2022,30(06):40-41.DOI:10.16642/j.cnki.ncdg.2022.06.056.

[2]刘建伟.10 kV配网架空绝缘线路防雷措施[J].现代工业经济和信息化,2022,12(05):237-239.DOI:10.16525/j.cnki.14-1362/n.2022.05.099.

[3]周峰.电力输电线路的防雷击技术分析[J].集成电路应用,2019,36(10):84-85.DOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2019.10.037.