500kV输电线路雷击跳闸原因分析及防范措施

500kV输电线路雷击跳闸原因分析及防范措施

【摘要】在500kV高压输电线路中，雷击跳闸一直是困扰整个输电线路运行工作的难题，雷害事故几率占导致跳闸事故的2 /3 甚至更多。所以防雷措施是必不可少的重要环节，提高线路耐雷水平是确保线路畅通的主要途径，也是提高线路安全运行的可靠性，从而保证电网连续供电的目的。

【关键词】雷击跳闸；防范及措施

前言

根据输电线路的特征来看，它的分布范围极广，覆盖的地域从一座高山穿过到另一座高山，绵延数百公里甚至长达数千公里。历经各种各样的气候变化和温湿度，及其复杂的地形、地势使得遭遇雷击的现象更为频繁和更大的破坏力，需要采取特殊的措施进行有效的维护工作。根据以往的经验和数据显示，在所有类似的输电线路遭遇雷击而出现故障的事故中，电力系统的故障是比较突出的，占了很大的比重。更因为输电线路遭遇雷击之后，经过输电线路的流通传给变电站的电流、电波作用于变电站内的电气设施，最终导致变电站短路或断电的现象。

1 输电线路雷击跳闸分析

雷击跳闸引起绝缘子闪络放电，造成绝缘子表面存在闪络放电痕迹。一般绝缘子发生雷击放电后铁件上有熔化痕迹，瓷质绝缘子表面釉层烧伤脱落，玻璃绝缘子表面存在网状裂纹。当雷电流很大时，会在架空地线放电间隙、接地网联板和拉线楔形线夹连接处有明显的烧伤痕迹。雷击导线烧伤面积往往较大且分散，烧伤程度较轻。雷击闪络发生后，由于空气绝缘为自恢复绝缘，被击穿的空气绝缘强度迅速恢复，原来的导电通道又变成绝缘介质，因此当重合闸动作时，一般重合成功。当然，雷击也可能引起永久性故障，即瓷绝缘子脱落、避雷线断线、导线断线三种情况。

架空输电线路雷害事故的形成通常包括四个阶段：（1）输电线路在遭受雷击时，雷电流通过杆塔接地装置泄流入地，产生雷电过电压的作用；（2）输电线路设备及其绝缘受到破坏发生闪络；（3）输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压；（4）线路跳闸，供电中断。要及时处理这种情况，首先就必须对雷击跳闸的形式及原因进行分析。

线路雷击跳闸主要表现为两种形式：一是直击雷过电压，是由雷直接击于线路或杆塔而引起的；二是感应雷或绕击雷过电压，是指雷击线路附近地面或线路杆塔时，由于电磁感应绕过避雷线击于在导线上而引起的。

2 架空输电线路防雷措施

针对架空输电线路雷害事故形成的四个阶段，进行防雷保护必须做好“四道

防线”。（1）防直击雷：采取沿线路装设避雷线等措施使输电线路不受直击雷。（2）防闪络：采取加强线路绝缘、降低接地电阻等措施，使输电线路绝缘不发生闪络。（3）防建弧：采取措施使输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电弧。（4）防停电：采取措施使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。

防雷措施必须结合实际，有针对性地综合采取各种有效措施，从根本上降低雷击跳闸率。

2.1 架设避雷线

架设避雷线具有防止雷直击导线、减小流经杆塔的雷电流以及对导线的耦合和屏蔽作用，它是输电线路防雷保护最基本、最有效的措施。一般而言，线路电压越高架设避雷线效果越好，在线路造价中所占比重也越低。500kV线路保护角取15°左右，减小避雷线保护角，可以减少雷电绕击率，相应就要增加杆塔高度。

2.2 安装线路自动重合闸装置

安装线路自动重合闸，也是架空输电线路常用的一种防雷保护措施。安装后输电线路在遭受雷击跳闸时，雷击闪络大多能在线路跳闸后自动重合成功，并立即恢复绝缘性能。因此，装设线路自动重合闸可有效消除雷击故障缩短跳闸时间，提高线路供电可靠性。

2.3 加强线路绝缘及采用差绝缘和不平衡绝缘方式

适当加强线路的绝缘配合和改善绝缘子性能，可提高线路的耐雷水平。由近几年新建线路的实践证明，在高杆塔上增加绝缘子串片数，提高绝缘子串的50%冲击闪络电压值，可有效增强线路的耐雷水平，从而降低雷击跳闸率。

差绝缘方式，是指同一基杆塔上三相绝缘之间有差异，下面两相绝缘比最上面一相各多一片绝缘子。当雷击杆塔或导线时导线绝缘先被击穿，雷电流经杆塔入地避免了两相闪络。据统计，采用差绝缘方式，架空输电线路的耐雷水平可提高24%左右。在高压线路上采用不平衡绝缘方式，是指双回路的绝缘子串片数有差异，当发生雷击时绝缘子串片数少的回路先闪络，该回路导线相当于地线，提高了绝缘子片数多的线路的耐雷水平，可降低双回路雷击同时跳闸率。

2.4 装设线路型避雷器

架空输电线路上装设避雷器，在我国已有十余年的应用历史，其运行情况良好。当输电线路杆塔遭受雷击，雷电流超过一定值时，大部分的雷电流从避雷器流入导线，传到相临杆塔或经塔体流入地；当导线遭受雷击时，大部分的雷电流从避雷器流入大地。因此，安装线路避雷器无论是在雷击导线还是塔顶或避雷线时的反击方面都是非常有效的。

2.5 增设耦合地线及塔顶防雷拉线

对于经常受雷击的杆段，可在导线下面加装一条耦合地线，对避雷线起分流作用和耦合作用，间接降低接地电阻；在重雷区的易击点，可架设塔顶防雷拉线，当雷电流直击导线时，首先会触及防雷拉线，可以起到屏蔽作用和有一定的分流作用。

3 架空输电线路杆塔接地装置存在的问题及分析

架空输电线路杆塔接地装置存在的主要问题是接地电阻系数不符合规定而超标，而引起杆塔接地电阻超标的原因主要包括以下两方面。

3.1 自然原因

接地电阻要受到地形、地质条件、土壤等客观原因影响。当杆塔所处位置岩石裸露加上部分地区地形复杂、地质条件较差、土壤干燥，线路杆塔所在位置土层很薄甚至根本没有，造成土壤电阻率较高。

3.2 设计原因

近年来，电网建设发展迅猛，线路设计存在工作量大、时间紧等问题，很多输电线路通道地形和土壤结构复杂，难免造成勘察设计不到位。加上部分电气设计人员不根据实际土壤电阻率进行验算，直接按经验估算设计，造成杆塔接地形式不适应现场实际，产生设计偏差。

4 结束语

雷击跳闸故障严重影响了高压输电线路的运行安全、可靠工作。所以，线路防雷工作是线路工作的重中之重，生产运行单位应结合线路的重要程度、地形地貌的特点、雷电活动的强弱、土壤电阻率的高低、已有的运行经验等，综合分析采取合适的防雷措施。通过采取相应的、合理的防雷措施后，可以减少雷击机会，提高线路耐雷水平，降低线路跳闸次数，确保线路通畅，从而提高线路安全运行的可靠性，保证线路连续供电。

参考文献：

[1]卢祥兵.输电线路防雷研究与设计___以九—石—雅超高压输电通道为例.[J].经济研究导刊.2011（10）.

[2] 贾存欣.邹旭东.关于超高压输电线路故障点查找的几点经验[J].山东电力技术，2010（01）.

[3]冯大千.对超高压输电网络建设的几点建议[J].广西电力，2010（04）.