電網的雷擊閃絡的機理及其防范

縣鄉(xiāng)電網一般由35千伏送電線路、35千伏變電所、10千伏配電網和0.4千伏用電網絡組成，其絕緣等級相對較低，大多線路是通過叢山峻嶺，地形高差較大。有些線路還處于雷電活動日平均值較大的多雷區(qū)，因而在雷雨季節(jié)常遭受雷電強烈活動的影響。

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，其特點是電壓很高、電流很大，能量釋放時間短，具有很強的危害性。如電網遭受雷擊就可能造成停電事故，將給工農業(yè)生產帶來損失，給人們日常生活帶來極大不便。為此，在了解雷擊閃絡機理后。因地制宜采取各種有效的防雷措施，提高電網防御雷擊的能力，從而提高電網供電的可靠性。

一、電網雷擊閃絡的機理

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，帶正點的冰晶與帶負電的水滴開始分離，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強度不斷增大，當某處雷云的電場強度超過空氣可能承受的擊穿強度時，就形成了雷云的放電。不同極性的電荷通過一定電離通道互相中和而產生強烈的光和熱，造成其附近空氣的突然膨脹，即會發(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。當某處積聚的電荷密度很大時，使電場強度達到雷云與地面之間空氣游離的臨界值時，就為雷云對地放電創(chuàng)造了條件，如落雷擊中電網導線即造成雷擊閃絡。

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考慮。但雷電活動的強度是因地而異，即使在同一地區(qū)，雷電活動強度也是有所不同，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、部位也有它的規(guī)律性，但由于地面物件性質和形狀的差異，其所受雷擊損壞的程度也不同。在電場強度增強時，地面物件的尖頂和邊緣上的電場強度為最大，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(xiāng)電網運行的實際，其電網遭受雷擊閃絡的主要原因有：

1.電網大跨度檔距的線路易受雷擊侵害。電網大跨度檔距兩側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，避雷線對線路導線的屏蔽作用較差，因而也容易引起雷擊閃絡。

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

3.電網中的山區(qū)線路存在“易擊段”。電網線路通過山區(qū)時，受地形、地貌、地質、氣流等因素的影響，因而在這段地區(qū)的線路往往會出現重復性的雷擊閃絡。為此，對“易擊段”線路應采取重點的防雷保護措施。

4.耦合地線終端容易造成閃絡。線路的耦合地線，既有分流作用，又會增加耦合系數。在耦合地線的終端處，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的桿塔，所以耦合地線終端易出現雷擊閃絡。

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

6.電網中山區(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、電網減少雷擊閃絡的保護措施

縣鄉(xiāng)電網遭雷擊而發(fā)生閃絡跳閘的相關影響因素較多，為確保線路安全運行，必須按電網所處地區(qū)雷電活動情況，因地制宜采取綜合保護措施來減少雷擊閃絡的跳閘事故，為電網安全可靠運行打下基礎。

1.電網設計時應注重防雷保護措施

(1)防直擊雷的措施

電網中架空送電線路，其最有效的保護方式，是采用接地的架空避雷線，而且避雷線的保護角愈小，其遮蔽效果也越好。為此，在變電所進出線段應設計架設1~2km的架空避雷線。對35kV系統(tǒng)而言，大多是采用中性點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運行。因而在線路設計時，應把無架空避雷線的部分線路，盡量設計為導線的三角型排列，使最上面一相導線起到避雷線作用。而架空避雷線進線段應設計為水平排列的門型桿塔。因雙避雷線對雷電流有分流作用，起到降低雷擊時桿頂電位的作用，從而使雷擊跳閘率減少。

(2)防感應雷的措施

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

另外，在線路設計中還要著重降低桿塔的接地電阻，可通過延伸接地極或使用長效化學降阻劑等措施來降低接地電阻。降低桿塔的接地電阻，可降低雷擊時桿塔頂端的電位，使之不易發(fā)生線路絕緣的反擊。對電網中的大跨度桿塔的保護角和轉角桿的跳線，在設計時應采取屏蔽保護措施。

對35kV輸電線路的個別薄弱桿塔，設計時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，也是線路耐雷薄弱環(huán)節(jié)，對此在線路設計時應提出加強防雷的保護措施，以提高線路的耐雷水平。

2.投運線路的防雷保護措施

(1)架設屏蔽

輸電線路的變電所進出段上架設避雷線，其主要作用是減少雷電直擊導線。從投運線路桿型來看，其桿型是套用標準設計的，這在多雷活動區(qū)其保護角一般偏大，屏蔽性能相對較差。為此，對已投運線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，其轉角外側跳線也應加裝橫向屏蔽針進行保護。同時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線的耦合系數。運行經驗表明，耦合地線作為防雷措施是有效的，但對加裝耦合地線的終端桿塔，特別要通過采用有效措施來降低接地電阻，否則防雷效果欠佳。二是鋪設延伸接地體。運行實踐表明，延伸接地體可起到增加地下散流，對導線又有耦合作用，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，按規(guī)程要求，一般地區(qū)桿塔的接地電阻應不大于10Ω，對于高電阻率土壤地區(qū)也不宜大于20Ω。

(3)線路要保持應有的絕緣水平。

各種電壓等級的線路，保持應有的絕緣水平是電網安全運行的基礎。為此，對已投運的線路也要進行必要的檢查和測試，使之保持線路的絕緣性能良好，以利電網的安全運行。其措施：一是加強絕緣子質量的全過程管理，確保掛網運行絕緣子的質量良好。二是加強對掛網運行絕緣子的零值檢測。三是及時更換掛網運行中的劣質絕緣子。四是對雷電活動強烈而時有造成線路跳閘頻繁的桿塔，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

電網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，在掌握雷擊閃絡機理后，才能有的放矢地強化防雷耐雷的素質，并能以科技之魂引領電網的防雷措施。

鑒于電力防雷的特殊性，因而可通過信息監(jiān)測掌握雷電活動的蹤跡。除開展常規(guī)的防雷設備檢測外，還要進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(tǒng)和氣象雷電預報的優(yōu)勢，使之能有效防雷耐雷，從而增強電網防御雷擊的能力，既在雷鳴電閃之時，電網安然無恙。