高土壤电阻率地区无避雷线输电线路的防雷措施探讨

高土壤电阻率地区无避雷线输电线路的防雷措施探讨郑江林苗摘要高土壤电阻率地区无避雷线输电线路的杆塔横担接地，并采用连续伸长接地体将每基杆塔的接地装置连接起来，以为大地表面被雷云感应的与雷云相反的异性电荷随着雷云的移动而流动提供一条低阻通道，可以防止杆塔顶部和杆塔附近的地面突出物的雷电场强发生畸变，即防止线路遭受雷击。这也是避雷线的主要作用之一。关键词输电线路防雷措施避雷线高土壤电阻率1.避雷线在输电线路防雷中的作用避雷线在输电线路防雷中的作用主要有三个方面〔1〕〔2〕：一是拦截雷电，防止导线遭受雷电直击；二是当雷击线路杆塔时，分流雷电流，增大线路的耦合系数，提高杆塔绝缘的耐雷水平；三是将线路杆塔的接地装置逐塔电气连接起来，为各杆塔接地装置所收集的大地表面被雷云感应的与雷云相反的异性电荷随着雷云的移动而流动提供一条空中低阻通道，从而防止杆塔顶部和杆塔附近的地面突出物的雷电场强发生畸变〔3〕〔4〕〔5〕。在地面感应电荷难以随雷云的移动而流动的高土壤电阻率地区，这是架设避雷线可以明显减少线路落雷的原因。但是，架设避雷线同时也给输电线路带来了三大问题：其一是避雷线架设在导线上方，太细的避雷线容易断线，构成对线路安全运行的潜在威胁；其二是避雷线的荷载使杆塔力学结构复杂化，增加了杆塔钢材、避雷线等的投资费用，也增加了线路施工、运行维护的工作量；其三是提高了线路的平均高度，突出了线路杆塔的引雷缺陷〔1〕〔2〕。因此，无避雷线输电线路也有一定的优点。在我国，一般10kV及以下电压等级的输电线路全线不架设避雷线，甚至一些35kV的输电线路也不架设避雷线。2.输电线路杆塔的引雷特性输电线路的引雷特性主要由其杆塔的引雷特性所决定〔1〕〔2〕。在雷雨天气，雷云较低，当雨水将大地表面(包括杆塔表面)淋湿、浸湿甚至淹没之后，大地表面的土壤电阻率将大大降低，从而使大地表面被雷云感应的与雷云相反的异性电荷可以随雷云的移动而大量流向地面突出物，造成地面突出物处的雷电场强发生畸变。地面雷电场强的畸变点即引雷落雷点。所以，地面突出物之一的杆塔顶部的雷电场强将有可能发生畸变，故雷击点一般位于线路的杆塔顶部，而档距中央避雷线遭受雷击的情况都极为罕见，因为线路导线下方及线路走廊附近的地面突出物一般被运行维护人员排出，线路导线下方及线路走廊附近一般不存在引雷落雷点。3.高土壤电阻率地区无避雷线输电线路的防雷〔3〕〔4〕〔5〕〔6〕高土壤电阻率地区无避雷线输电线路的防雷包括两个方面的内容：一方面应适当加强杆塔绝缘，增大绝缘子的伞裙边距离，拉开绝缘子伞裙边与横担间的距离，防止绝缘子在风雨交加的天气发生雨水风偏闪络或大雨短接裙边闪络事故(如图1所示)；另一方面，也是防雷的重点，应防止杆塔顶部的雷电场强发生畸变。高土壤电阻率地区的特点是大地表面被雷云感应的与雷云相反的异性电荷不易随雷云的移动而流向其它的地面突出物，导致地面突出物处的雷电场强在一波又一波雷云的激励下发生畸变，构成落雷条件。为此，笔者提出无避雷线输电线路的杆塔横担应接地，并用连续伸长接地体将每基杆塔的接地装置连接起来的措施(如图2所示)，以为大地表面被雷云感应的与雷云相反的异性电荷随雷云的移动而流动提供一条低阻通道，防止杆塔顶部及杆塔附近地面突出物处的雷电场强发生畸变，即防止线路遭受雷击。图1风、雨水对绝缘的影响图2连续伸长接地体的应用4.关于连续伸长接地体的几个问题讨论〔3〕(1)连续伸长接地体一般采用φ8～φ10的圆钢。在高土壤电阻率地区，连续伸长接地体的埋深可不作要求，甚至可以用水泥固接在岩石表面。(2)连续伸长接地体也可以在线路的局部地段敷设，但其终端杆塔应设置在便于大地表面被雷云感应的与雷云相反的异性电荷随雷云移动而流动的较低土壤电阻率区域，或附近有避雷针等地面突出物处〔7〕〔8〕〔9〕，以防止雷击终端杆塔。(3)对于现有已架设避雷线的输电线路，也可以采用连续伸长接地体将每基杆塔的接地装置连接起来，加强大地表面被雷云感应的与雷云相反的异性电荷随雷云移动而流动的低阻通道，以在不降低原有线路防雷水平的基础上防止线路落雷，大大提高线路的防雷性能。显然，这种仍可保持线路原有防雷水平，新增投资少，施工及运行维护简便的方法，对多雷地区或高土壤电阻率地区的线路防雷将具有普遍意义〔3〕〔4〕。5.结语无避雷线输电线路采用连续伸长接地体将每基杆塔的接地装置连接起来，为大地表面被雷云感应的与雷云相反的异性电荷随雷云的移动而流动提供一条低阻通道，从而防止杆塔及杆塔附近地面的雷电场强发生畸变，即防止线路落雷，将有可能是高土壤电阻率地区新一代输电线路防雷的发展方向。对于现有有避雷线线路，也可以采用连续伸长接地体防止线路落雷，但应保留原避雷线，用避雷线作为防雷的第二道防线，以在不降低现有线路防雷水平的情况下积累无避雷线线路的运行经验。这是一种稳妥的方法，将对无避雷线输电线路的研究起到重要的促进作用。此外，对于雨水风偏闪络及大雨短接绝缘小伞裙边间及伞裙边与横担间闪络问题也应有所考虑，注意观察，将这类事故与雷击事故区别开来。我区地处亚热带地区，在雷暴雨天气，往往雨大风大，闪电响雷频繁，而这时无避雷线线路的跳闸事故也最多。因此，应适当加强杆塔绝缘，使线路能够耐受感应雷〔1〕〔2〕，并适当拉开绝缘子伞裙边间及伞裙边与横担间的距离。作者单位：广西大学电气工程学院南宁市530004参考文献1刘继.电气装置的过电压保护.北京：电力工业出版社，1982年6月.2解广润.电力系统过电压.北京：水利电力出版社，1985年6月.3郑江.连续伸长接地体在线路防雷中的作用分析.电力建设，1994，(10).4郑江.具有避雷线及耦合地线的送电线路耐雷水平计算方法商榷.高电压技术，1989，(3).5郑江.地下电缆防雷线的作用分析.电信技术，1991，(8).6郑江.一种简易的大地表面分块(均压)式消雷装置.广西电力工程，1997，(2).7林苗.建筑物防雷接闪器保护范围的研究.广西大学学报，1996，(2).8郑江(发明人).有限防雷避雷装置.中国专利局：ZL95218186、X.1998年5月27日授权.9郑江.避雷针的有限保护范围分析.广西电力工程，1998，(4).