电网架空线路防直击雷反击闪络措施的探讨

2）每年定期（雷电干燥时节）检测线路杆 塔接地体接地电阻值（规程规定：≤10Ω），电 阻值超标的杆塔，则严格按规程采取降阻措施 （视具体情况分别采用：增加接地体或增填降阻 剂）使接地体接地电阻值达到规定值以下。
3）定期巡视线路，发现架空避雷线（钢绞 线）及接地引下线锈蚀情况严重的（断股≥1 股） 及时更换或修复，保证雷电流排放通道畅通。
kV
系统相电压
10Biblioteka 氧化锌阀片与碳化硅阀片伏安特性的比较
9
8
7
ZnO
6
5
SiC
4
3
2
1
A
10-5
10-4 10-3 10-2 10-1 10-0
101
102
103
104
105
486
电网架空线路防直击雷反击闪络措施的探讨
从图中可看出：ZnO（氧化锌）、SiC（碳化 硅）两者在10kA电流下的残压是大致相同的，但 在系统相电压的作用下，碳化硅阀片流过的电流 值达到100 A，而氧化锌阀片流过的电流却小于 10-5A（可视为零）。即氧化锌避雷器远远优于碳 化硅避雷器（普通阀式、磁吹式）。
电网架空线路防直击雷反击闪络措施的探讨
电网架空线路防直击雷反击闪络措施的探讨
施武
（重庆钢铁股份有限公司动力厂，重庆，400081）
摘要：架空输电线路地处旷野，纵横交错，易受雷击， 造成跳闸停电，给企业和国民经济带来很大损失。作者 通过对重钢公司电网钢刘Ⅰ、Ⅱ回架空线路进行《提高 电网抗雷击的防护能力，保障公司雷季生产正常供电》 课题攻关过程的描述，简要阐述了电网架空线路防护直 击雷反击闪络的分析方法及所采取的较为有效的措施。
为什么防雷设施齐全，却保护不了架空线路 的运行安全？带着这个问题我们查阅了大量的 技术书籍，并对线路多次进行了雷击区（重点在 钢刘ⅠⅡ回架空线路 7#、8#塔段）实地勘察。通 过这些活动使我们初步认识到造成雷击事故次 数较为频繁的原因主要是：
1) 钢刘ⅠⅡ回架空线路 7#、8#塔段处于雷电 选择区
雷击区与地质结构有关；电阻率特别小的地 区雷击几率较大；壤电阻较大的山区和平原常发 生在有金属矿床地区的河岸、地下水出口处、山 坡与稻田接壤的地上和具有不同土壤的交界地 段；地面设施情况也是影响雷击选择性的重要因 素；在旷野中，孤立、突出的物体易受雷击。
4 效果总结
线路按上述措施整改后投入运行至今，未发
生因雷击引起的开关跳闸造成中断供电的事故。 这可从下表统计数据中得到证实：
年雷电日 避雷器 雷击断电
度
备注
（天） 动作次数 事故次数
2000 年 30
2 次 措施前
2001 年 27
5
0 措施后
2002 年 32
8
0 措施后
2003 年 28
3
0 措施后
H 为 A 点到地面的距离； L0 为避雷针的单位长度电感。 在以上公式中若取电流 i 的幅值为 100kA， di/dt 为 35.5kA/μs，L0 为 1.67μH/m，H 为 10 米。 则 uA 为 1641kV，uB 为 1000kV。当避雷针与被保 护物的间隔不够大时，避雷针的高电压可击穿空 气间隔将高电位传给被保护物，这一现象称为反 击闪络。同样，当避雷针的接地装置与被保护物 距离过近时，接地装置上的高电压会击穿土壤， 反击到被保护物上。使被保护物的地电位升高。 因此避雷线（架空地线）无法防止直击雷的 反击。从钢刘Ⅰ、Ⅱ回架空线路的瓷瓶多次在雷
根据实地勘察分析出：钢刘ⅠⅡ回架空线路 处于壤电阻较大的山区和山坡与稻田接壤的地 上和具有不同土壤的交界地段的雷电选择区。
2) 架空线路利用架空地线防雷的固有缺陷 有架空地线却保护不了架空线路的运行安 全？通过查阅文献了解到：在架空输电线路上方 架设避雷线（架空地线）可以减少雷直击输电线 路的概率，提高线路的绝缘水平，但不能防止绝 缘的闪络，这是因为当雷击塔顶或附近的架空地
3 提高钢刘Ⅰ、Ⅱ回架空线路的防雷 能力的措施
1）通过对钢刘Ⅰ、Ⅱ回架空线路所有杆塔 的运行状况现场检查和氧化锌避雷器的特性分 析对照后，决定在钢刘Ⅰ、Ⅱ回架空线路的部份 杆塔上（特别是 7＃及 8＃塔）采用具有体积小， 防污能力强，使用寿命长等特点的复合绝缘氧化 锌避雷器，以提高线路对雷击过电压的防护能 力。我们于 2000 年在钢刘Ⅰ回 8＃及钢刘Ⅱ回 7 ＃塔各加装一组氧化锌避雷器。利用避雷器的通 流能力及限压特性来保护线路不受雷电反击闪 络的侵害。
从分析中可看出，引起直击雷危害的主要原 因是雷击时出现的幅值很大，而且上升陡度也很 大的雷电流。避雷针（线）可将雷电流引向自身， 但不能对雷电流的幅值和上升陡度加以限制。故 要防止雷击事故的发生，关键是设法限制雷电流 的幅值及其陡度。
文献介绍限制雷电流的幅值及其陡度的较 有效的方法是：
1）装设半导体消雷器 2）加装保护间隙或避雷器（管式避雷器） 而避雷器又分普通阀式、磁吹式和金属氧化物避 雷器，前两种是由碳化硅（SiC）作为非线性 电阻阀片制造的，后一种用氧化锌作为非线 性电阻阀片制造的。氧化锌阀片具有很大的 通流能力，其单位吸收的能量是碳化硅阀片 的4倍。同时由于氧化锌阀片的残压分散性 小，可用多柱阀片并联或几只避雷器并联的 方法来提高避雷器通流能力。下图是氧化锌 阀片与碳化硅阀片伏安特性的比较：
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重庆市电机工程学会 2008 年学术会议论文
线时塔顶电位将升高，通过绝缘子闪络反击到输 电线路上造成雷击事故。此类事故与雷击避雷针 的情况类似，分析如下：
避雷针
A
H
B
在雷击针时，针上距离保护物最近点 A 点的 电位和接地装置上 B 点的电位将分别为：
uA=iR+L0Hdi/dt uB= iR 其中 R 为接地装置的冲击接地电阻；
2004 年 33
7
0 措施后
2005 年 29
4
0 措施后
2006 年 31
9
0 措施后
从上表统计数据情况可看出，钢刘Ⅰ、Ⅱ回 线路自从采取措施以后，再也未发生过雷击断电 事故。说明我们所采取的措施是合理有效的，同 时也为以后其它的线路的改造奠定了基础。
参考文献
[1] GDB-03《供配电企业生产技术标准汇编》工程设计 卷（上册）
为改变这种恶况，动力厂供电车间从 2000 年开始，组织从事电气工作的有关工作人员对 “提高电网抗雷击的防护能力，保障公司雷季生 产正常供电”这个课题进行了科技攻关。
课题组人员通过近几年的一系列技术攻关 活动，采集了大量的运行数据、查阅了大量的技 术书籍，对现状进行了技术数据分析，初步掌握 了提高电网抗雷击防护能力的基础知识，并利用 这些知识合理地调整、配置了钢刘Ⅰ、Ⅱ回架空 线路的防雷设施，使钢刘Ⅰ、Ⅱ回架空线路的防 雷能力大大提高，雷击灾害已得到有效控制。
2 钢刘Ⅰ、Ⅱ回架空线路原有防雷装 置的运行状况分析：
钢刘Ⅰ、Ⅱ回架空线路防雷设施原设计配置 为：1＃电站站端各装设一套阀型避雷器；沿钢刘 Ⅰ、Ⅱ回架空线路装设架空地线。且投运前已按 设计要求实施。而线路投运后却每年都有不同程 度的因雷击造成的开关跳闸事故。其中 2000 年 7 月 29 日钢刘Ⅰ回 7＃塔雷击造成瓷瓶损坏 16 片使 得 1321 开关跳闸，中断刘家坝地区公司中板厂 生产及该地区部份民用供电。2000 年 8 月 11 日， 雷击再次引起 1321 开关速断保护动作。
[2] GDB-15《供配电企业生产技术标准汇编》送变电卷 带电作业、电力电容器、电力金具及避雷器分册
[3] GDB-40《供电企业技术标准汇编 第十卷 安全与 电能质量标准》
[4] 《电网稳定控制—实用新技术与相关标准规范》实 施手册
[5] GDJ-08《电力工程设计手册》
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关健词：架空线路；反击闪络；措施探讨
1序
重钢公司电网架空线路（6kV~110 kV）单线 总长度就有 54677.9m 近 55km。它肩负着公司年 产 300 万吨钢生产能力输配电的重要任务。而架 空线路是电力系统中最易遭受雷击的电力设施。 公司电网中遭受雷击情况最严重的要数 1＃电站 供刘家坝地区公司中板厂及该地区部份民用与 厂矿的主供电源线路的钢刘Ⅰ、Ⅱ回架空线路 （即 1＃电站 35kV 1321#、1346#线路，线路单线 总长度：7684m）。该线路建成投运于 1992 年。 至今已运行了 15 年。从建成投运至 2000 年这八 年间，每年雷季，该线路均要遭受不同程度的雷 击影响而使线路的开关跳闸，导致公司中板厂及 该地区部份民用用户的供电中断，给公司生产造 成巨大的经济损失。
击时发生闪络而损坏也说明了这一点。 另外，当雷击避雷针时，在避雷针附近的导
线会因静电感应而形成过电压，其值可达 300－ 400 kV，如此高的电压足以使 35 kV 架空线路的 绝缘子闪络而使开关跳闸。
综上所述，对于 35 kV 架空线路的直击雷的 防护是比较困难的。从有关文献的分析也认为对 于 35 kV 架空线路来说采用架空地线的方式防雷 的作用是不大的。