1、浅谈雷害原因和防雷措施在电力系统中的应用 【摘要】伴随着经济的发展，电网的逐渐扩大，电气工程在社会经济生活中的应用越来越广，其重要性越来越得到体现，与此同时，电力系统中电网事故却频繁发生。其中雷击输电线路引起的跳闸、停电事故次数持续增多，严重威胁着人们的生产、生活安全。所以防雷技术在保护电力系统方面的作用也越来越明显。 【关键词】： 雷害原因 防雷技术电力系统应用 中途分类号： F407.61 文献标识码： A-E 文章编号： 2095-2104（ 2011）12-02201 前言 输电线路故障中以雷击跳闸占大部分， 近年来，由于环境条件的不断恶劣，雷击跳闸故障日益增多，严重影响了电力系统的安
2、全运行。应对雷害并采取相应有效防雷措施，才能有效保障线路安全运行。本文主要谈谈雷害原因，防雷措施在高压输电线路、变电站和自动化系统中的应用 雷害原因 雷电是一种大气中放电现象。雷电的形成过程中空中的尘埃、冰晶等物质在丈气运动中剧烈摩擦电以及云块切割磁力线，在云层某部分积聚起正电荷，另一部分聚起负电荷运动过程中当异性带电之间的空气被其强大的电场击穿时，就形成放电。这种放电有的是在云层与云层之间进行，有的是在云层 与大地之间进行。当雷电流流过被击物时会导致被击物的温度升高。电力系统中供电设施的损坏在很多情况下与此热效应有关。热效应从根本上来说与雷击放电所包含的能量有关。其中峰值电流起到很大的作用。
3、当雷电流流过被物时还会能产生很大的电磁力电磁力的作用也有时能使其弯曲其断裂。另外，雷电流通道中可能出现电弧。电弧产生的膨胀过压与雷电流波的成分有关，其骤增的高温会对被击物造成极大的破坏。这也是导致许多供电设备损坏的主要原因。 其次还与供电线路自身特点有关 .(1)线路密度较大，被雷电击中放电几率增加。以某工程为例 ，其总面积为 2465km2，却密集了 3l15.29km 共 443回线路。也即每平方公里有 1.26km 线路如此大的线路密度大大增加了线路被击中的机率。 (2)雷电活动频繁，一般年平均雷暴日少于 15d 的地区为少雷区，超过 40d的为重雷区。尤其在南方沿海地区某些地方甚至可达
4、到 130d。 (3)随着地方经济的发展，土地经济价值的提高输电线路越来越多地被设立在山坡地形上，造成雷电绕击的概率大幅上升。 (4)线路的绝缘水平不高，耐雷水平相对较低。因为防污的需要，合成绝缘子被大规模应用于输电线路，但由于合成绝缘子伞裙直径 小，有效弧距离较同高度的瓷或玻璃绝缘子串短，耐雷水平相对较低，容易增加雷击放电几率。而且，合成绝缘子都需装有均压环，运行情 防雷技术在高压输电线路的应用据统计。 在我国高压输电线路运行的总跳闸事故中，由雷击引起的跳闸事故占 40一 70。尤其在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击引起的跳闸率更高。从国外的实际运行经验来看，雷击仍然是输电线路安全可
5、靠运行的主要危害，电力系统事故中雷害事故一般占 50以上。因此，如何切实有效地制定以及改善输电线路和变电站的防雷措施，已经成为确保电力系统安 全、可靠、稳定运行的重要工作之一。 加强高压输电线路防雷技术的措施 （ 1）架设避雷线 避雷线是高压和超高压输电线路最基本的防雷措施，其主要目的是防止雷直击导线，此外，避雷线对雷电流有分流作用，可以减小流人杆塔的雷电流。使塔顶电位下降；通过对导线的屏蔽作用可以减小线路绝缘上的电压。对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。线路电压愈高，采用避雷线的效果愈好，而且避雷线在线路造价中所占比重也愈低。在双避霄线的高压输电线路上，正常的工作电流将在每个档距中
6、两根避雷线所组成的闭合回路 里感应出电流井引出功率损耗。为了减小这一损耗，同时为了把避雷线兼作通讯及继电保护的通道。可将避雷线经一个小间隙对地(杆塔 )绝缘起来，雷击时，间隙被击穿，使避雷线接地。 （ 2）降低杆塔接地电阻 降低杆塔冲击接地电阻是提高线路耐雷水平降低雷击跳闸率的有效措施。在土壤电阻率低的地区，应充分利用铁塔、钢筋混凝土杆的自然接地电阻，地址条件较好的地方，可埋深及加长水平射线，能有效降低冲击接地电阻。对于塔基及接地体周围土层电阻率较高。土层较薄，沙央石的地方，但深层土质较好时可在引出水平射线上加装垂直 接地体；也可考虑因地制宜地增设集中接地装置；必要时使用长效防腐蚀降阻剂。在运
7、行中应认真改善接地电阻、补装丢失的接地线，并应特别注意与杆塔接触良好，使雷电流通道畅通。接地网与杆塔连接不好 (虚接、断脱等 )时。即使接地电阻合格，同样会发生反击，而这类问题，在运行维护工作中往往容易被忽视。在实际运维工作中，也曾发现杆塔与接地网的连接存在问题。因此在今后的工作中。运行人员应加强对杆塔接地引下线与杆塔连接的检查。 （ 3）合理采用改善屏蔽方面的技术措施 改善屏蔽方面的技术措施一般有：在导线下方架设藕合 地线，横担与避雷线间架设辅肋地线，塔顶安装单根避雷针或多针系统，横担上设置负角保护针和预放电捧。这些措施可在全线使用但考虑经济性，也可仅在“ 易击塔 ” 、 “ 易击段 ” 使
8、用 2 4 加强绝缘对于高压输电线路的个别大跨越高杆塔地段，落雷机会增多，塔高等值电感大，塔顶电位高；感应过电压也高；绕击的最大雷电流幅值大，绕击率高。这些都增大了线路的雷击跳闸率。为降低跳闸率，可在高杆塔上增加绝缘子串的片数，加大跨越档的导、地线之问的距离，以加强线路绝缘来达到提高线路耐雷水平的目的。高压同杆双回线路可采用不平衡高绝缘方式，即增强回 路绝缘强度的绝缘方式，可有效降低双回同时跳闸率。加强绝缘意味着增加绝缘子片敷，成本也较高，采用何种绝缘方式，应进行全面技术与经济比较。 防雷技术在变电站中的应用 变电站防雷保护是一个系统工程，它由三个子系统即三道防线组成：（ 1）第一道防线 (即
9、第一子系统 )。其作用是防止雷直击变电所电力设备。这道防线由拦截受雷 (接闪器 )、引流、接地散流防护系统组成。接闪器有避雷针 (线 )，小变电所大多采用独立避雷针，大变电所大多在变电所架构上采用避雷针或避雷线，或两者结合，对引流线和接地装置都有严格的要求。(2)第二道防线，即第二子系统为进线保护段。雷击进线保护段首端及以外时，绝大部分雷电流被引入地中，只有很小部分的雷电流沿架空线路导线侵入变电所。不管如何，反击和绕击仍是可能的。因此，变电所设防 (第三道防线 )要求的进线保护段 (危险段 )愈短愈好，这样允许侵入波的陡度和幅值较大。对变电站进线实施防雷保护，其目的就是限制流经避雷器的雷电电流
10、幅值和雷电波的陡度。当线路上出现过电压时，将有行波沿导线向变电站运动，其幅值为线路绝缘的 50冲击闪络电压，线路的冲击耐压比变电站设备的冲击耐压要高很多。因此，在靠近变电站的进线上 加装避雷线是防雷的主要措施，如果没架设避雷线，当靠近变电站的进线上遭到雷击时，流经避雷器的雷电电流幅值可超过 5KA，且其陡度也会超过允许值，势必会对线路造成破坏。 (3)第三道防线，将侵入变电所的雷电波降低到电气装置绝缘强度允许值以内。我国主要采用金属氧化物避雷器。 防雷技术在自动化系统中的应用 随着我国电力自动化技术的成熟和推广，大部分供电企业变电开始大规模应用变电综合自动化技术，微机一体化测控装置、通信管理器
11、等大量自动化设备投入运行。高效的新技术、新设备为县级变电站向无人值守化、运行管 理自动化迈进提供了基础，提高了供电企业的经济效益。但自动化微机装置对外界的干扰极为敏感，电流、电压冲击耐受能力弱小，特别是雷击过电压对自动化系统电源、通信等回路的冲击，常常破坏自动化设备的稳定性甚至使装置损坏。 自动化系统的防雷措施 : 在认识以上对自动化设备产生影响的过电压来源后，采取有针对性防护措施，截减来自各方的过电压，才能全方位地保护自动化设备免受过压的影响，提高自动化设备的运行可靠性保证接地网电阻合格、设计规范接地电阻越小，过电压值越小，因此良好的接地是防雷的关键一环。接电阻的要 求如下表 接地电阻要求
12、接地网名称 接地电阻（ ） 一般 离土壤电阻率 通信调度综合楼 1 5 通信站 5 10 独立避雷针 10 30 配电变压器（ 100kVA ） 4 10 合格的接地电阻能有效限制地电位升高，而根据实际情况对接地网进行规范的设计则能更有效地发挥接地网的防雷作用。 在接地网设计或改造时，应注意以下设计应用： (1) 在构架避雷针、避雷器下增加垂直接地极的放射状的水平接地以降低其冲击接地 电阻，防止雷电流入地时造成的局部 地电位升高向二次电缆反击 ( 2 ) 在设计接地网时应尽量采用方孔地网以改善地面电位分布，对方孔地网的网格大小要从地电位分布均匀考虑，防止局部电位升高； ( 3 ) 在电缆沟内要
13、设置接地带、在电缆沟附近要设置与电缆 沟平行的水平均压带以改善电缆沟的电位均匀。防止地电位不均对二次回路的干扰； ( 4 ) 接地网表面的地电位分布要满足接触电压和跨步电压的要求。 结语 防雷工作是一项长期复杂的系统工程，采取防雷措施的目的就是提高电力系统水平，降低线路的雷击跳闸率，确 保电网的安全运行。应全面考虑电力系统重要程度、系统运行方式、地区雷电活动强弱、采取合理的防雷保护措施。 参考文献 【 1】钟婉明高压架空线路的防雷保护 J广东农村电气化， 2002 【 2】李景禄发电厂变电所弱电系统防雷保护研究 200807291 【 3】郭秀慧，车志强钱冠军输电线路绕击防护的新措施【 J】高电压技术， 2005(7) 【 4】 能源部东北电力设计院电力 T 程高压送电线路设计手册北京：水利电力出版社 1991
