特高压输电线路雷电绕击影响因素及防护措施

特高压输电线路雷电绕击影响因素及防护措施
摘要:因我国电力负荷中心与发电资源之间的距离比较远，特高压输电作为解决
能源大范围配置的重要方法，在电网中占据着非常重要的位置，其安全性对于电
网的安全可靠运行具有非常重要的意义。

雷电绕击是影响特高压线路运行可靠性
的重要因素｡鉴于此，本文就特高压输电线路雷电绕击影响因素及防护展开探讨，以期为相关工作起到参考作用｡
关键词:特高压；绕击；保护角；线路避雷器
1.特高压线路防雷电概况
输电线路防雷技术的应用，目的是降低雷电灾害对供电网的影响，提高供电
网的可靠性，保证电网能够正常运行｡配电网防雷技术的原理是，采用金属标杆
接地系统，将电网中雷电通过金属杆导入导地面，并且将电能较为均匀的分散，
达到防雷电的目的｡输电线路的防雷应该是建立在原有防雷技术的基础之上，根
据输电线路地区的地形气候来制定最终的防雷设计方案，将雷电的危害降低到最小，做到具体问题具体分析，不能将其他地方防雷成功的技术照搬照套，直接应用｡每个地方的条件各不相同，要结合当地实际，对现有的防雷电技术参考，针
对地方的特殊情况，来进行针对性的防雷控制｡同时也可以根据雷电形成的条件，进行逆向防雷，形成雷电的区域条件､气候条件，在雷电多发区以及可能发生的
区域进行重点防雷，提高防雷工作的效率，减少失误｡影响输电线路的因素是多
样的，其中雷电是最为重要的影响因素，只有通过对线路进行防雷的设计，来提
高输电线路的稳定｡
2.特高压线路雷电绕击影响因素分析
2.1运行电压直流特高压线路的绕击极性效应显著
原因在于自然界大部分地闪为负极性，负极性先导向导线附近时，正极性电
压有助于导线上行先导的产生､发展，同时抑制避雷线表面先导的形成，从而导
致正极导线更易遭受绕击｡交流特高压线路的绕击跳闸概率与工作电压相位有关，袁海燕等计算获得特高压示范工程ZMP2塔在不同相位下的绕击跳闸率(图1)｡
由图1可知，交流特高压线路在正半周工作电压下的绕击闪络率与无工作电
压时相比的增量部分，比负半周工作电压下的绕击闪络率减少部分大得多，导致
整体跳闸率的升高｡
图1 不同工作相位下交流特高压线路绕击跳闸率
2.2保护角
对于交流特高压线路，随着保护角增大，杆塔绕击跳闸率显著增加[4]｡采用负保护角或零保护角时，绕击跳闸率保持为0，保护角从5°增至20°时，跳闸率迅
速增加4倍以上｡直流特高压线路对保护角的要求更为严苛，保护角为0时小幅
值雷电流绕击概率依然存在，而当地线保护角为正时，绕击闪络率将随保护角增
加而急剧增大｡缩比模型试验表明，随着保护角减小，总体绕击概率显著降低，
当保护角为-5°时，绕击概率为0，由此可知需采用负保护角才能取得满意的防绕
击性能｡
3.特高压输电线路防雷技术
3.1线路防雷技术
对输电线路进行防雷电改造｡首先，应该要明确雷电多发区域，可以通过电网反应的数据，针对因为雷电灾害导致的线路不稳定，出现跳闸短路的情况，并且
形成规律性的雷电天气，并集中在这一片区域范围，那么对于这部分的线路要进
行防雷改造｡其次利用地理知识以及大数据的方式，综合判断雷电发生的区域，
潜伏区等，及时进行防雷改造｡
3.2防雷电设计
大多数情况下，位于山地或者较为空旷的地区，是雷电的高发区，线路很容
易受到雷电的破坏｡针对雷区，应该制定更高标准的防雷方案，能够抵御强雷的
干扰，通过继电保护以及重合闸提高防雷效果，在发生雷电时，切断重合闸，防
止雷电引发电路的损坏，防雷电的设计，在根本上保障了线路的安全稳定运行｡
3.3断线保护技术
输电线路多为架空绝缘导线，具有较强的绝缘能力，发生雷电的路段多为线
路被破坏的路段，掉落的输电线路，在雷雨天气下，经过与地面的接触，产生较
为强烈的电能，造成线路的损坏｡并且线路间的接合处也是易引发雷电灾害的位置，接触部分因为安装时的疏忽，电能流经的区域并没有相应的保护层，在雷电
天气下很容易就会引起线路短路｡针对上述情况，在进行线路防雷设计时，可以
考虑在接合处安装防弧金具，金具中的弧线将线路的高压电进行放电，以此来避
免雷电对线路接合处破坏，引起线路断线｡同时在绝缘线路下的绝缘钢架上要进
行人工电弧续流，将雷电中的电能减弱，提高防电性能｡
4.特高压线路雷电绕击防护措施分析
4.1特高压线路绕击防护措施
适用性架空线路常用绕击防护措施有减小保护角､使用并联间隙､装设线路避
雷器､装设杆塔侧针､安装耦合地线或旁路地线等，由于特高压线路的特殊性，并
非所有防护措施均适用｡原因在于:①特高压线路输送功率大，一旦跳闸电网将被
迫在短时间内进行大量备用投入，同时特高压线路往往是大区电网之间的联络线，对电网稳定性十分重要，因此特高压线路绕击防护的目标是尽量使绕击跳闸接近0｡并联间隙虽能保护绝缘子，但在不增加串长的情况下会增加线路跳闸率，不适
合特高压线路｡②特高压线路塔高串长，电磁环境复杂，线路运维尚处于积累经
验期，从运维角度而言线路结构越简单越好，因此架设耦合地线､旁路地线尽量
不予使用｡综合考虑，减小保护角､使用线路避雷器､安装杆塔侧针对特高压线路
绕击防护较为适用｡
4.2在线路架设的时候做好区域实践的调查
区域地形和地貌会影响到输电线路屏蔽系统的作用发挥，所以在地形地貌清
楚认知的基础上，对具体的塔杆高度以及接地电阻等进行针对实践的分析和利用，这样，屏蔽系统的作用发挥会更加突出，输电线路的雷电绕击防护性能也会更加
突出，其在雷电天气状况下的安全性会得到显著加强｡
4.3要做好计算
输电线路的接地电阻，其能够承受的雷电流的幅值等都在一定的范围内，如
果超出了范围，线路的安全性必然会受到影响｡基于这样的考虑，通过模型设计
确定计算公式，对相应的标准数值做科学性的计算，并在计算的基础上完善设计，保证设计的全面性､细节性｡整个输电线路的雷电绕击防护性能，因为设计有计算
做基础，所以其性能优化的目标可以全面实现｡
4.4对超特高压输电线路雷电绕击防护性能的各项参数做明确和完善
雷电绕击防护性能的影响因素是多方面的，各项参数的科学性和准确性对其
的影响十分显著，计算各项参数所需要维持的基本范围，然后在设计的时候正视参数的影响，一方面保证参数的项目完善性，另一方面保证参数的值域规范性，参数合理性得到保证，具体的线路雷电绕击防护性能也能得到强化｡总之，将塔杆高度做合理设计，对地线的标准做详细的规划，屏蔽系统会更加符合区域的要求，这样输电线路的雷电绕击防护性能会有明显的加强｡
结语：综上所述，雷电会对输电线路产生较大的破坏，雷电绕击更是会让预备的防雷设施形同虚设，所以在具体的输电线路防雷工作实践中，要对线路本身的雷电绕击防护特性进行分析，这样可以清楚地发现显露的防雷性能，在性能基础上对具体的防雷措施做布置，整个线路的防雷效果会有明显的提高，这对于线路安全具有十分重大的现实意义｡
参考文献:
[1]拓新路，杨博.特高压输电线路防雷技术探讨[J].电工文摘，2017(06):55-57.
[2]郭浩.特高压输电线路综合防雷技术[J].中国科技信息，2017(21):55+57.。