浅析输电线路雷击跳闸及防范措施

浅析输电线路雷击跳闸及防范措施

[摘要]阐述了薛家湾地区110—220kV线路投运以来雷击跳闸情况，对雷击原因进行了较详细的分析和判断，给出了判别绕击雷和反击雷的一般性原则，并对如何防止和减少110--220kV线路雷击提出了对策。

【关键词】输电线路；雷击；跳闸

1.前言

薛家湾地区地处鄂尔多斯高原东南部，海拔高度820—1584.6m，本地区内大部分地区沟谷发育，沟网纵横密布，地表被分割，呈支离破碎状。由于地形造成本地区雷击线路跳闸事故频繁发生，给线路的安全稳定运行带来了极大的危害。本文针对历年来的线路雷击跳闸事故进行分析，提出防范措施。

2.110--220kV线路雷击跳闸统计

薛家湾地区输电线路历年雷击跳闸统计如下表1。

表1 历年雷击线路跳闸情况表

序号线路名称电压等级（kV）跳闸时间故障情况

1 薛万线110 2001.7.21 119#塔A相瓷绝缘子第一片炸碎

2 薛万线110 2001.9.11 43#和44#杆A、C相绝缘子闪络

3 薛清线110 2002.5.27 34#杆避雷线炸伤一股

4 薛万线110 2005.8.24 182#B相小号侧距绝缘子4米处导线被雷击断9股，A相合成绝缘子闪络，C相导线有烧伤痕迹。

5 薛清线110 2002.6.25 36#C相第4片瓷瓶闪络。

6 薛清线110 2003.4.22 28#B相瓷瓶闪络。

7 薛万线110 2006.8.31 183#塔C相大号侧瓷绝缘子4片闪络，B相1片瓷绝缘子闪络。

8 万永线220 2007.7.22 65#塔A、B相大号侧、C相小号侧合成绝缘子闪络。

9 万永线220 2008.7.20 76#塔A相合成绝缘子闪络。

10 薛永线220 2012.6.21 4#塔B相合成绝缘子与横担连接处有放电现象，合成绝缘子闪络。

3.跳闸情况分析

由于本地区所有杆塔均处于山顶或山腰上，线路基本是布置在山上或跨越山谷，地形条件复杂，雷电活动相当频繁并容易产生畸变；杆塔所处位置地质条件较差，降低杆塔接地冲击电阻比较困难而使它的耐雷水平较低。线路极易遭受雷击。

线路遭受雷击跳闸的原因有反击和绕击两种，自现场查明雷害事故时，尤其要区分雷击事故是绕击还是反击引起的。区分绕击与反击的几条原则如表2。当雷电流较大，接地电阻较大时，则雷电的反击可能性较大；反之，雷电流较小，接地电阻较小，一旦发生雷电闪络时，则绕击的可能性较大。当发生绕击时，往往是单基单相或两基同相；而反击时，则一基多相或多基多相闪络。地形对绕击的影响较大，特别是山坡或山顶较易遭绕击，而耐雷水平较低相宜受反击[1]。

分析历年来线路遭受雷击跳闸跳闸记录及分析记录，薛万线遭受雷击反击较多，特别是43#和44#杆A、C相绝缘子闪络，由于接地引下线与杆塔连接不好，是造成反击的主要原因。万永线两次雷击中，绕击和反击各占一次，通过分析比

较薛家湾地区发生的雷击事故中，反击是主要原因，造成线路损失较大。由于本地区线路大多处于山区，存在山坡对水平面有一定的角度，当线路沿着山坡走向时，在山坡外侧，雷电绕击区增大，使绕击数增加，而在山坡内侧，绕击数会大为减少，我局多数跳闸相多为单基单相，实测杆塔接地电阻也较小，可以初步判断为绕击造成。

反击故障与杆塔接地电阻有密切关系，线路耐雷水平随杆塔接地电阻的增加而降低，当接地电阻由7Ω增至50Ω时，耐雷水平降至前者的31%，杆塔接地电阻对线路的反击耐雷水平具有重要影响。[2]

表2 区分绕击与反击的几点原则

序号比较项目反击绕击

1 雷电流Ii大，结合电流电路Ii小，结合电流电路

2 接地电阻大小

3 闪络基数和相数一基多相或多基多相单基单相或相邻二基同相

4 塔身高度较高较低

5 地形特点一般，不易绕击山坡或山顶一绕击处

6 闪络相别耐雷水平较低相（如下相）易绕击相（如顶相）

在雷击线路过程中雷击合成绝缘子闪络事故较多，由于合成绝缘子伞裙直径小，有效干弧距离较同高度的瓷或玻璃绝缘子串短，正常防雷水平有所下降，但它不会发生瓷或玻璃绝缘子不可避免的零值或低值现象，因而可在运行中保持整支绝缘子有较高的防雷水平。使用合成绝缘子必须注意校核其雷电全波冲击耐受电压水平应满足该地点的耐雷水平的设计要求，而合成绝缘子具有足够的有效干弧距离是满足所需耐雷水平的关键。

4.减少雷击跳闸的措施

1）降低杆塔接地电阻。由于线路耐雷水平随杆塔接地电阻的增加而降低，所以降低杆塔接地电阻可以防止反击。在进行接地电阻测试后，必须将接地连接螺栓拧紧，防止螺栓松动造成接触电阻增大，使接地电阻出现电阻大的假象。

2）加装导体型消雷器。在杆塔上上方加装导体型消雷器可有效防止直击雷击在线路上，防止绕击雷击在导线上，从而减少雷击次数。我局110kV薛万线于1995年安装了近20基导体型消雷器，自安装后，本地段未发生雷击事故。由于消雷器在国内争议较大，现已不推广。

3）加装可控放电避雷针。该避雷针是一种主动型直击雷装置，当雷云电场达到一定强度在引发强大的下行雷闪前，可控放电避雷针能自动、连续、反复产生上行雷闪（正极性）进入雷云底部，中和雷云电场（负极性）电荷，使其场强减弱，下行雷难以形成，这就保护了线路不被雷击破坏。该避雷针在三峡送出工程中部分地区大量使用，运行经验较成熟，运行维护方便。

4）在易遭受雷击线路段安装线路避雷器。我局在2003年对110kV薛万线182#塔加装了一组线路型串联间隙复合外套金属氧化物避雷器，经过两年来的运行起到了很好的防雷效果，该地段没有由于雷击造成跳闸事故。安装线路避雷器显然是一种有效的防雷方法，但由于使用线路避雷器费用高，而且还存在长期运行可靠性和运行维护工作量等问题，所以不提倡大规模使用。

5）减小边导线保护角。减小边导线保护角可有效降低绕击概率，在山区可采用将避雷线的保护角改为负保护角，这样可达到较好的避雷效果。

5.结论

虽然雷击输电线路事故不可能完全避免，但采取可行的、经济的防雷措施，