電網(wǎng)的雷擊閃絡(luò )的機理及其防范

縣鄉電網(wǎng)一般由35千伏送電線(xiàn)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，其絕緣等級相對較低，大多線(xiàn)路是通過(guò)叢山峻嶺，地形高差較大。有些線(xiàn)路還處于雷電活動(dòng)日平均值較大的多雷區，因而在雷雨季節常遭受雷電強烈活動(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，將給工農業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)?yè)p失，給人們日常生活帶來(lái)極大不便。為此，在了解雷擊閃絡(luò )機理后。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 )的機理

雷電放電機理是雷云中強烈的上升氣流，在這種氣流作用下，帶正點(diǎn)的冰晶與帶負電的水滴開(kāi)始分離，形成一部分帶正電荷，一部分帶負電荷的雷云。由于異性電荷的不斷積累，不同極性的云層之間的電場(chǎng)強度不斷增大，當某處雷云的電場(chǎng)強度超過(guò)空氣可能承受的擊穿強度時(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。由于雷云負電荷的感應作用，使附近地面積聚正電荷，從而使地面與雷云之間形成強大電場(chǎng)。當某處積聚的電荷密度很大時(shí)，使電場(chǎng)強度達到雷云與地面之間空氣游離的臨界值時(shí)，就為雷云對地放電創(chuàng )造了條件，如落雷擊中電網(wǎng)導線(xiàn)即造成雷擊閃絡(luò )。

雷電的破壞作用主要是雷電流引起的，所以防雷設置必須按雷電流大小來(lái)考慮。但雷電活動(dòng)的強度是因地而異，即使在同一地區，雷電活動(dòng)強度也是有所不同，這是因為受局部氣象條件的影響所致。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)強度增強時(shí)，地面物件的尖頂和邊緣上的電場(chǎng)強度為最大，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。

根據縣鄉電網(wǎng)運行的實(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(xiàn)路易受雷擊侵害。電網(wǎng)大跨度檔距兩側桿塔是線(xiàn)路耐雷的薄弱環(huán)節，其原因是大跨度桿塔一般位于山頭上，地勢較高，因而易受雷擊;其次是大跨度桿塔的間距較大，避雷線(xiàn)對線(xiàn)路導線(xiàn)的屏蔽作用較差，因而也容易引起雷擊閃絡(luò )。

2.電網(wǎng)大檔距轉角桿跳線(xiàn)串容易遭雷擊。轉角桿由于要達到保護塔頭間隙能滿(mǎn)足絕緣配合的要求，往往將橫擔往轉角的外側伸長(cháng)，致使其受屏蔽保護的性能變差，因而遭雷擊。

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

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

5.桿塔接地電阻對雷擊閃絡(luò )的影響。根據線(xiàn)路運行情況看，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)中山區線(xiàn)路遭雷擊的跳閘率均大于平原地區線(xiàn)路的跳閘率。其原因是山區線(xiàn)路所處的地線(xiàn)、高度、環(huán)境等因素所致。

二、電網(wǎng)減少雷擊閃絡(luò )的保護措施

縣鄉電網(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(xiàn)路安全運行，必須按電網(wǎng)所處地區雷電活動(dòng)情況，因地制宜采取綜合保護措施來(lái)減少雷擊閃絡(luò )的跳閘事故，為電網(wǎng)安全可靠運行打下基礎。

1.電網(wǎng)設計時(shí)應注重防雷保護措施

(1)防直擊雷的措施

電網(wǎng)中架空送電線(xiàn)路，其最有效的保護方式，是采用接地的架空避雷線(xiàn)，而且避雷線(xiàn)的保護角愈小，其遮蔽效果也越好。為此，在變電所進(jìn)出線(xiàn)段應設計架設1~2km的架空避雷線(xiàn)。對35kV系統而言，大多是采用中性點(diǎn)不接地的小電流接地系統，這種接地方式可允許單相接地故障的短時(shí)運行。因而在線(xiàn)路設計時(shí)，應把無(wú)架空避雷線(xiàn)的部分線(xiàn)路，盡量設計為導線(xiàn)的三角型排列，使最上面一相導線(xiàn)起到避雷線(xiàn)作用。而架空避雷線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)段應設計為水平排列的門(mén)型桿塔。因雙避雷線(xiàn)對雷電流有分流作用，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)防感應雷的措施

在變電所進(jìn)線(xiàn)段避雷線(xiàn)的設計上，不能將進(jìn)線(xiàn)的避雷線(xiàn)引到變電所出線(xiàn)的龍門(mén)架上，只能引到線(xiàn)路的終端桿塔處。同時(shí)還要加強線(xiàn)路的絕緣強度，因而設計師每串絕緣子應多加一片，用以加強絕緣。

另外，在線(xiàn)路設計中還要著(zhù)重降低桿塔的接地電阻，可通過(guò)延伸接地極或使用長(cháng)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(xiàn)路絕緣的反擊。對電網(wǎng)中的大跨度桿塔的保護角和轉角桿的跳線(xiàn)，在設計時(shí)應采取屏蔽保護措施。

對35kV輸電線(xiàn)路的個(gè)別薄弱桿塔，設計時(shí)應考慮加裝保護間隙，或設法增強絕緣強度，以免雷擊損壞事故的發(fā)生。由于大跨度桿塔的檔距大，地勢較高，也是線(xiàn)路耐雷薄弱環(huán)節，對此在線(xiàn)路設計時(shí)應提出加強防雷的保護措施，以提高線(xiàn)路的耐雷水平。

2.投運線(xiàn)路的防雷保護措施

(1)架設屏蔽

輸電線(xiàn)路的變電所進(jìn)出段上架設避雷線(xiàn)，其主要作用是減少雷電直擊導線(xiàn)。從投運線(xiàn)路桿型來(lái)看，其桿型是套用標準設計的，這在多雷活動(dòng)區其保護角一般偏大，屏蔽性能相對較差。為此，對已投運線(xiàn)路可在桿塔頂端加裝屏蔽針，以加強塔頭的屏蔽保護作用。對轉角桿塔，其轉角外側跳線(xiàn)也應加裝橫向屏蔽針進(jìn)行保護。同時(shí)對加裝屏蔽針的桿塔，還要注意降低桿塔的接地電阻(R10Ω)

(2增加分流

輸電線(xiàn)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(xiàn)，其作用是增加分流和增大地線(xiàn)與導線(xiàn)的耦合系數。運行經(jīng)驗表明，耦合地線(xiàn)作為防雷措施是有效的，但對加裝耦合地線(xiàn)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。二是鋪設延伸接地體。運行實(shí)踐表明，延伸接地體可起到增加地下散流，對導線(xiàn)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)，按規程要求，一般地區桿塔的接地電阻應不大于10Ω，對于高電阻率土壤地區也不宜大于20Ω。

(3)線(xiàn)路要保持應有的絕緣水平。

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

三、結束語(yǔ)

電網(wǎng)防雷成效是電力行業(yè)多舉措防雷保護的縮影，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 )機理后，才能有的放矢地強化防雷耐雷的素質(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)信息監測掌握雷電活動(dòng)的蹤跡。除開(kāi)展常規的防雷設備檢測外，還要進(jìn)一步建立電力與氣象的防雷合作機制，發(fā)揮電力防雷定位信息系統和氣象雷電預報的優(yōu)勢，使之能有效防雷耐雷，從而增強電網(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。