高压输电线路防雷措施的分析与应用

高压输电线路防雷措施的分析与应用

发表时间：2018-12-17T16:31:35.290Z 来源：《基层建设》2018年第31期作者：梁计周[导读] 摘要：高压输电线路在运行过程中，因为遭受雷击而影响正常运行的事件时有发生，特别是在复杂的山区，那里雷击活动频繁，土壤的电阻率高，导致输电线路的防雷效果非常的差。

阳江市阳江供电局

摘要：高压输电线路在运行过程中，因为遭受雷击而影响正常运行的事件时有发生，特别是在复杂的山区，那里雷击活动频繁，土壤的电阻率高，导致输电线路的防雷效果非常的差。基于此，文章概述了高压输电线路埅的重要性，分析了高压输电线路经常遇到雷击事故原因，并探讨了高压输电线路防雷措施与应用，以期能为供电系统安全运行提供有效的借鉴经验。

关键词：高压输电线路；防雷措施；杆塔；避雷器

引言

高压输电线路是电力能源传输的媒介，它是电网安全运行与分配的重要组成部分，输电线路的稳定运行对于电力系统至关重要。如果输电线路的电压等级提高，对应的塔杆高度和线路尺寸逐步增加，使得输电线路越来越容易受到自然灾害的影响，尤其是雷击现象。如何防范雷击对输电线路的影响对于提高电力系统的稳定性具有重要意义。一、高压输电线路防雷的重要性

整个电力系统中，高压输电线路占据着极其重要的地位，其运行的安全性直接影响到了电网系统的运行。在电力系统各项故障中，因雷击而引发的故障比例相对较高。同时，高压输电线路自身的结构通常较为复杂，一旦遭受到雷击灾害，容易出现跳闸、停电、甚至引发火灾，不仅影响到输电线路的正常运行，还危及人们的生命财产安全。因此做好高压输电线路防雷措施，对于维护电力系统的正常运行，维持人们日常生产与生活所需，有效保障人们的生命财产安全，乃至有效促进经济的发展，都有着积极的现实意义。

二、近五年来线路雷击跳闸情况及原因分析

本文对2010年至2014年五年时间内，阳江局输电所管辖线路的雷击跳闸情况进行了统计和分析。五年来，阳江局输电所管辖线路共发生了170次雷击跳闸，占总跳闸次数的78%，是输电所管辖线路跳闸的第一大原因。表2至表4对2010年至2014年五年间的雷击跳闸分类进行了统计。

1、阳江2010年至2014年期间各年度线路长度统计情况见表1。

表1：线路的长度统计（km）

2、雷击跳闸发生的月份统计，具体见表4。

表2：雷击跳闸发生月份统计表

从表2可以得知，雷击跳闸只发生在3月至10月的10个月中，集中发生在4月到9月这五个月，这6个月的雷击跳闸数占雷击总跳闸数的97.64%，其中跳闸最多的是6月，单月雷击跳闸数占雷击跳闸总数的41.2%。经过上述统计，我们发现：

（1）在每年的10月至次年的3月这六个月中没有雷击跳闸情况发生或雷击跳闸率较小，也就是说，这段时间是防雷设备停运检修的最佳时期。

（2）阳江地区的输电线路从4月份开始进入雷害季节，所以应在每年4月前完成防雷设备的检查和维护，例如接地电阻测量尽可能在12月底完成测量，来年1-2月份完成不及格地网的改造工作。

（3）在雷害高峰季节的5-9月，尤其是在6月，线路停电检修应充分考虑雷害带来的人身安全风险和电网风险，对电网可靠性有重大影响的线路尽量避免在这期间长时间停电。

3、各电压等级的雷击跳闸情况统计

由于各年份线路长度不同，所以仅用跳闸次数无法来判断各年的雷击跳闸厉害程度，也很难判断雷击跳闸的年度变化趋势，为了了解各电压等级线路的雷击跳闸情况、雷击跳闸的厉害程度及雷击跳闸变化趋势，表3列出了历年各电压等级线路的雷击跳闸次数及跳闸率，并将历年的雷击跳闸率绘制成折线图，便于分析雷击跳闸变化趋势，如图4。通过分析表3，可得110kV、220kV、500kV三个电压等级线路5年的平均雷击跳闸率分别为2.88次/百公里.年、0.926次/百公里.年、0.248次/百公里.年。这个跳闸率是按年平均雷暴日93来计算的，换算到年40雷暴日的情况下，分别为1.239次/百公里.年、0.398次/百公里.年、0.107次/百公里.年。国家电网《110-500kV架空输电线路运行规范》中的参考值是，换算到40雷暴日情况下，110kV雷击跳闸率不应大于表3：历年来各电压等级雷击跳闸次数和跳闸率统计表（次/百公里.年）

图4：跳闸率年度变化趋势 0.525次/百公里.年，220kV雷击跳闸率不应大于0.315次/百公里.年，500kV雷击跳闸率不应大于0.14次/百公里.年。由此可见，我们的500kV线路雷击跳闸率比较理想，220kV线路雷击跳闸率略有偏大，而110kV线路的雷击跳闸率过高，是该参考值的2.36倍。从图4来看，多年来，500kV线路的雷击跳闸率没有过明显的变化，220kV线路雷击跳闸率波动中略有上升，但110kV线路雷击跳闸率有逐年下降的趋势，而且下降速度较快。

三、高压输电线路经常遇到雷击的原因分析

出现雷电的情况有两种，一是地面物体和云的放电现象；二是雷云之间的放电现象。大部分高压线路都是接地系统，遇到雷击时，会出现跳闸现象，影响线路的正常运行，造成高压输电线路遭受雷击的原因很复杂，但可以归纳为以下几点：（1）避雷线使用不规范，避雷线是高压输电线路重要避雷措施，当发生雷击时，避雷线能够将雷电和线路隔绝，进而避免雷击事故发生。但是在具体设计过程中，很多人员忽略了杆塔保护角度问题，使得避雷线使用存在较大局限性，增加了闪络问题发生几率。

（2）高压输电线路的绝缘配置不足在高压输电线路运行的过程中，良好的绝缘配置能够有效避免电流出现回流的现象，进而提升高压输电线路防雷的效果。一旦绝缘装置无法充分发挥作用，就容易导致安全事故的产生。例如，绝缘装置老化或者脱落等现象，通常绝缘装置脱落容易造成严重的安全事故。

（3）高压输电线路的杆塔接地不良高压输电线路中雷击事故的发生，通常是由于雷电击中了高压输电线路或者高压输电线路周围的空点，导致过电压现象的产生。据目前的研究表明，杆塔的接地装置与雷电过电压事故发生的概率有相当比例的关系。一旦杆塔接地的地阻阻值过高，就会影响到高压输电线路的防雷效果。

四、高压输电线路防雷措施分析与应用

3.1缩减杆塔接地电阻

在高压输电线路运行过程中，杆塔接地电阻对杆塔顶电位产生重要影响，通常情况下，若杆塔高度属于正常水平，当其型号、尺寸、数量及其绝缘子型号确定后，缩减杆塔接地电阻能够有效提高线路的耐雷水平，并在最大限度上降低反击概率。因此在防雷工作开展过程中，工作人员应采取有效措施，合理处理杆塔接地电阻问题。例如在我国某地区高压输电线路防雷工作开展中，具体采取如下方式缩减杆塔接地电阻：①使用接地电阻降阻剂，降阻剂pH值为7.5～8.6，可对接地体产生钝化作用，当接地极周围敷设完工之后，工作人员可在其周围放置降阻剂，增大了接地极外形尺寸，从而降低周围大地介质与接地极之间的接触电阻，起到良好的降阻效果；②爆破接地技术，工作人员首先进行爆破制裂，接下来在裂缝中放入低电阻率材料，具体使用压力机进行操作，从而有效改善大范围内土壤的导电性；③外引接地，选取某一低土壤电阻率区域，在其中敷设辅助接地装置，进而降低整个接地系统电阻，若接地装置附近存在不冻河流，此方法效果显著，但是其会增加防雷成本，在具体操作时接地极长度最好控制在100m以内。

3.2应用不平衡绝缘方式

不平衡绝缘方式具有较强的经济性，并且操作起来较为方便，能够有效提高线路的绝缘水平，进而增加了反击和绕击的耐雷能力。在高压线路具体运行中，高杆塔、大跨越的线路跳闸几率明显高于一般线路，为了降低跳闸事故发生几率，可以适当加大避雷线与大跨越档距导线之间的距离，也可增加线路绝缘子串的数量，从而增强绝缘性能。例如在我国某地区高压输电线路防雷工作中，操作人员选择了不平衡绝缘方式，两回路的绝缘水平相差值设定为相电压峰值，从而保证在雷击时，闪络先发生在绝缘子串片数较少的回路中，将闪络后的导线当作地线，进而促进另一回路耦合作用增强。降低对应绝缘子串的过电压，增强线路的耐雷水平，降低闪络事故发生几率，从而保证此回路可正常供电。

3.3科学合理架设避雷线

在架空送电线路防雷过程中，避雷线起到了关键作用，其功能主要表现为：能够隔离闪电，避免雷电直击导线，当雷电击中杆塔时，其可对雷电进行分流，从而减少流入杆塔的电流，降低塔顶电位。因此在高压线路防雷工作开展中，工作人员应结合高压线路运行环境，科学合理的设置避雷线。例如在我国某地区229kV高压输电线路防雷工作开展中，工作人员采取如下措施架设避雷线：在全线范围内架设避雷线，缩减避雷线对边角线的保护角，具体设置为20～30°。在操作过程中充分考虑了耦合会随着保护角减少而增加的问题，在具体设计中应尽量权衡耦合损耗和绕击率，采取经济性较高的保护角。同时合理控制杆塔两根地线间的距离，必须小于导线与地线间垂直距离的5倍。此外，为了达到良好的保护效果，在每基铁塔处避雷线必须进行接地处理。

3.4输电防雷措施的应用 1）安全输电路径的设置