摘要：電力是以電能作為動(dòng)力的能源。發(fā)明于19世紀(jì)70 年代，電力的發(fā)明和應(yīng)用掀起了第二次工業(yè)化高潮。成為人類歷史18世紀(jì)以來，世界發(fā)生的三次科技革命之一，從此科技改變了人們的生活。20世紀(jì)出現(xiàn)的大規(guī)模電力系統(tǒng)是人類工程科學(xué)史上最重要的成就之一，是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電力生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它將自然界的一次能源通過機(jī)械能裝置轉(zhuǎn)化成電力，再經(jīng)輸電、變電和配電將電力供應(yīng)到各用戶。

　　關(guān)鍵詞：電力技術(shù),電能新技術(shù),刊發(fā)電力論文

　　電能的傳輸,它和變電、配電、用電一起，構(gòu)成電力系統(tǒng)的整體功能。通過輸電，把相距甚遠(yuǎn)的(可達(dá)數(shù)千千米)發(fā)電廠和負(fù)荷中心聯(lián)系起來，使電能的開發(fā)和利用超越地域的限制。和其他能源的傳輸(如輸煤、輸油等)相比，輸電的損耗小、效益高、靈活方便、易于調(diào)控、環(huán)境污染少;輸電還可以將不同地點(diǎn)的發(fā)電廠連接起來，實(shí)行峰谷調(diào)節(jié)。輸電是電能利用優(yōu)越性的重要體現(xiàn)，在現(xiàn)代化社會(huì)中，它是重要的能源動(dòng)脈。

　　輸電線路按結(jié)構(gòu)形式可分為架空輸電線路和地下輸電線路。前者由線路桿塔、導(dǎo)線、絕緣子等構(gòu)成，架設(shè)在地面上;后者主要用電纜，敷設(shè)在地下(或水下)。輸電按所送電流性質(zhì)可分為直流輸電和交流輸電。19世紀(jì)80年代首先成功地實(shí)現(xiàn)了直流輸電，后因受電壓提不高的限制(輸電容量大體與輸電電壓的平方成比例)19世紀(jì)末為交流輸電所取代。交流輸電的成功，迎來了20世紀(jì)電氣化時(shí)代。20世紀(jì)60年代以來，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，直流輸電又有新發(fā)展，與交流輸電相配合，形成交直流混合的電力系統(tǒng)。

　　輸電電壓的高低是輸電技術(shù)發(fā)展水平的主要標(biāo)志。到20世紀(jì)90年代，世界各國常用輸電電壓有220千伏及以上的高壓輸電330～765千伏的超高壓輸電，1000千伏及以上的特高壓輸電。

　　1 35 kV線路現(xiàn)狀

　　南京供電公司共有35 kV線路39條,線路長度約350 km,半數(shù)以上的線路處于丘林地帶的小山區(qū)和水網(wǎng)平坦地帶,線路起始兩端1~2 km的線路架設(shè)架空地線,線路中間絕大多數(shù)的線路長度無架空地線,桿塔采用金屬或混凝土。

　　2 35 kV線路雷擊統(tǒng)計(jì)

　　2005 年6月15日至8月4日共發(fā)生24起35 kV線路雷擊故障,重合成功17次;試送成功4次;設(shè)備故障3次。6月15日1:12分,35 kV八四線斷路器速斷動(dòng)作,4#和5#頂線被雷擊而斷線,線路處于空曠地帶;7月30日15:08分,35 kV長蘆斷路器速斷保護(hù)動(dòng)作,55#耐張塔頂線跳線被雷擊中斷開,頂線與一邊線合成絕緣子被雷擊,桿塔位于平地;8月4日20:09分,35 kV瓜埠線斷路器速斷保護(hù)動(dòng)作,18#直線桿頂線(黃)、邊線(綠)被雷擊,頂線與一邊線防污瓷絕緣子被雷擊碎,頂線雷擊斷線,桿位于空曠地帶且地勢較高。

　　3 雷擊區(qū)和遭遇雷擊的線路

　　根據(jù)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)分析,架空線路故障一半以上是雷擊引起的,所以防止雷擊跳閘可大大降低架空線路的故障,進(jìn)而降低電網(wǎng)中事故的發(fā)生頻率,確定雷擊區(qū)和易遭雷擊的線路及桿塔,便于針對性地做好防雷工作,確保線路的安全運(yùn)行。

　　4 雷害的形式

　　為了防止雷擊電氣設(shè)備而發(fā)生事故,通過對雷擊區(qū)的確定,進(jìn)而對35 kV線路采取針對性的防護(hù)措施,使其免受雷擊,或擊而不閃,閃而不弧,從而保證了電氣設(shè)備的安全和穩(wěn)定的供電。

　　雷擊造成的事故稱為雷害事故,雷擊引起線路閃絡(luò),一般有兩種形式。

　　4.1 反擊

　　雷電擊在桿塔或避雷線上,此時(shí)作用在線路絕緣上的電壓達(dá)到或超過其沖擊放電電壓,則發(fā)生自桿塔到導(dǎo)線的線路絕緣反擊。其電壓等于桿塔與導(dǎo)線間的電位差。雷擊桿塔時(shí),最初幾乎全部電流都流經(jīng)桿塔及其接地裝置,隨著時(shí)間的增加,相鄰桿塔參與雷電流泄放入地的作用愈來愈大,從而使被擊桿塔電位降低。為此,要求提高 35 kV線路無架空地線的絕緣水平外,應(yīng)降低線路架空地線接地電阻。

　　4.2 繞擊

　　雷電直接擊在相線上。電擊的概率與雷電在架空線路上的定向和迎面先導(dǎo)的發(fā)展有關(guān),若迎面先導(dǎo)自導(dǎo)線向上發(fā)展,就將發(fā)生繞擊。一般與導(dǎo)線的數(shù)目和分布,鄰近線路的存在,導(dǎo)線在檔距中的弛度及其它幾何因素等都有關(guān)系。為此,要求加強(qiáng)線路絕緣、降低桿塔的接地電阻,重雷區(qū)的線路架設(shè)耦合地線等。

　　對于35 kV無架空地線的線路,雷擊概率很高。雷電流相當(dāng)大時(shí),則雷擊電壓過高,就近通過支持絕緣子對地放電,形成閃絡(luò),嚴(yán)重時(shí)引起線路斷線、絕緣子擊穿等故障。

　　5 雷害事故的判別及特征

　　5.1 容易遭受雷擊的地段的桿塔

　　·山頂?shù)母呶粭U塔或向陽半坡的高位桿塔;

　　·傍山又臨水域地段的桿塔;

　　·山谷迎風(fēng)氣流口上的桿塔;

　　·處于兩種不同土壤電阻率的土壤接合部的桿塔。

　　5.2 根據(jù)雷害特點(diǎn)進(jìn)行判別

　　反擊的特征:

　　·桿塔的耐雷水平很低時(shí);

　　·接地電阻大,同一桿塔有多相閃絡(luò);

　　·閃絡(luò)桿塔在易受雷擊地區(qū),歷年落雷頻繁;

　　·相鄰的桿塔可能同時(shí)閃絡(luò)(但不同相)。

　　繞擊的特征:

　　·桿塔處于易受雷擊地區(qū),歷年落雷頻繁;

　　·桿塔的耐雷絕緣水平設(shè)計(jì)很高;

　　·接地電阻很小,同一桿塔發(fā)生多相閃絡(luò);

　　·一基桿塔或相鄰兩基桿塔的頂相或同一邊相閃絡(luò);

　　·山區(qū)較高的桿塔,相鄰兩基中相或邊相閃絡(luò)。

　　6 35 kV架空輸電線路的防雷保護(hù)

　　架空線路每年要經(jīng)受幾次到幾十次的雷擊,雷電擊中導(dǎo)線時(shí),伴隨著很大的電流流過,在相導(dǎo)線上所產(chǎn)生的沖擊電壓會(huì)達(dá)到絕緣不能承受的高電壓。

　　35 kV中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的線路常采用金屬或混凝土電桿,因?yàn)檫@些線路的絕緣強(qiáng)度很低,實(shí)際上任何一次擊中架空地線的雷電,都可以引起從地線到導(dǎo)線的反擊,故在這些線路上采用避雷線是不合適的,一般只在進(jìn)出線兩端安裝一小段,對這些線路來說,最有效的提高耐雷水平的措施,是裝設(shè)避雷針、避雷器和保護(hù)間隙,雷區(qū)活動(dòng)頻繁的線路,應(yīng)使用耦合架空地線。

　　架空線路雷害事故的形成通常要經(jīng)歷四個(gè)階段:架空線路受到雷電過電壓的作用;架空線路受到閃絡(luò);輸電線路從沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電壓;線路跳閘,供電中斷。針對雷害事故形成的四個(gè)階段,必須采取“四道防線”以可靠的防雷措施,保證線路供電安全。

　　保護(hù)線路導(dǎo)線不遭受直接雷擊。可采用避雷線、避雷針或?qū)⒓芸站€路改為電纜線路。

　　架設(shè)避雷線是架空線路防雷保護(hù)的最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷電直擊導(dǎo)線,同時(shí)還具有以下作用:①分流作用,以減小流經(jīng)桿塔的雷電流,從而降低塔頂電位;②通過對導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓;③對導(dǎo)線的屏蔽作用還可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。

　　在無避雷線的線路段,且多雷區(qū)及易擊點(diǎn)或在山頂高位的桿塔,可在桿塔頂部裝設(shè)避雷針,作為防雷保護(hù),但應(yīng)改善桿塔的接地。

　　避雷線受雷擊后不應(yīng)使線路絕緣發(fā)生閃絡(luò),需降低線路桿塔的接地電阻,或適當(dāng)加強(qiáng)線路絕緣,對個(gè)別桿塔可使用避雷器,雷區(qū)活動(dòng)頻繁的線路地段應(yīng)架設(shè)耦合架空地線。

　　降低線路桿塔的接地電阻,可利用:①增加接地極的埋深和數(shù)量;②外引接地線到附近的池塘河流中,裝設(shè)水下接地網(wǎng);③換用電阻率較低的土壤;④在接地極周圍施加降阻劑等辦法。

　　對于山頂上且高土壤電阻率無避雷線的桿塔和橫擔(dān)接地,并采用連續(xù)伸長接地體將每基桿塔的接地裝置連接起來的措施,如圖1所示,形成一條低電阻通道,可以防止桿塔頂部和桿塔附近的地面突出物的雷電場強(qiáng)發(fā)生畸變,即防止線路遭受雷擊,同時(shí)提高了線路桿塔的平均高度,減少了桿塔、避雷線等投資費(fèi)用。

　　適當(dāng)加強(qiáng)線路絕緣,及時(shí)更換線路的零值瓷絕緣子,對雷區(qū)的直線桿塔,在保證導(dǎo)線對地安全距離和對桿塔各部件空氣間隙的條件下,每相加一片絕緣子增加線路的絕緣,使線路能夠耐受感應(yīng)雷。

　　為防止雷電繞擊線路,對于雷區(qū)活動(dòng)頻繁的線路地段應(yīng)架設(shè)耦合地線,即在35 kV線路原有避雷線的基礎(chǔ)上,在下層導(dǎo)線的下方3 m處架設(shè)一條架空地線,但要考慮到對地的安全距離,其目的是防止雷電繞擊線路,保證線路的正常運(yùn)行。

　　線路絕緣受沖擊發(fā)生閃絡(luò)不能使線路轉(zhuǎn)變?yōu)閮上喽搪饭收?不導(dǎo)致跳閘,就是使輸電線路發(fā)生閃絡(luò)后,不建立穩(wěn)定的工頻電弧,或減少線路絕緣上的工頻電場強(qiáng)度。

　　采用自動(dòng)重合閘裝置,或用雙回路供電,線路即使跳閘也不至于中斷供電。

　　對35 kV線路采用自動(dòng)重合閘裝置,消除雷擊及其它引起的瞬間故障,是減少事故停電的一種措施,同時(shí)防止系統(tǒng)故障擴(kuò)大。

　　35 kV及以上變電站和重要用戶的供電,應(yīng)采用雙回路供電方式,但雙回路線路應(yīng)采用不平衡的絕緣方式,即一條線路采用懸式絕緣子,另一條線路采用合成絕緣子,保證線路被雷擊或發(fā)生嚴(yán)重污閃事故后,不至于兩條線路同時(shí)停電,增加線路耐雷、耐污能力,確保供電的延續(xù)性。

　　7 結(jié)語

　　通過對雷電的觀察,主要是雷擊地點(diǎn)較為集中時(shí),雷擊傷害程度大、時(shí)間長、雨量大,由于對線路做了大量的防洪、防雷的前期準(zhǔn)備工作,所以在雷雨發(fā)生時(shí),110 kV及以上線路未發(fā)生跳閘故障,但35 kV架空線路發(fā)生的故障比往年多,損壞的程度較往年嚴(yán)重,通過對雷害的分析,提出35 kV架空線路防雷的措施,不斷地總結(jié)35 kV架空線路和無避雷線的線路防雷經(jīng)驗(yàn),達(dá)到減少35 kV架空線路雷擊跳閘事故的目的,保證線路的安全運(yùn)行和對用戶不間斷地供電。