我国输电线路防雷保护现状及防雷新技术综述

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1 概述
输电技术的发展方向是因地制宜地运用交流输电和直流输电， 输电技术的发展方向是因地制宜地运用交流输电和直流输电 ， 强化网 络结构，优化联网方式。交流输电的发展趋势是大容量、远距离、 络结构 ， 优化联网方式。 交流输电的发展趋势是大容量 、远距离 、 高 电压输电，开展特高压百万伏级输电技术的科研储备技术。 电压输电 ，开展特高压百万伏级输电技术的科研储备技术。 直流输电 的发展是多端直流输电系统， 的发展是多端直流输电系统 ， 以及对直流成网的可能性与必要性进行 研究。 研究。 以三峡电网为中心的全国联网正在逐步实施， 以三峡电网为中心的全国联网正在逐步实施 ，形成全国统一电网已不 是遥远的未来。电力电子技术大量进入电力系统， 是遥远的未来 。 电力电子技术大量进入电力系统 ， 也蕴酿着电力系统 在技术上和管理上的变革； 在技术上和管理上的变革 ； 全国性大电网是一个地域分布十分广阔运 行工况十分复杂的大系统，这就要求我们不断提高技术和管理水平。 行工况十分复杂的大系统，这就要求我们不断提高技术和管理水平。
我国输电线路防雷保护现状及 防雷新技术综述
国家电网公司武汉高压研究所 易 辉
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内容
1.概述 概述 1.1输电线路的绝缘配合 输电线路的绝缘配合 1.2输电线路的防雷保护仍是我们工作的重点 输电线路的防雷保护仍是我们工作的重点 2 输电线路雷害故障及其特点 2.1 国外线路的雷击故障率 2.2 我国线路的雷击故障率的典型值 2.3 输电线路雷击故障值得注意的几个特点
日本 0.98 0.88 / 0.63
0.87
0.53 0.35
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2.2 我国线路的雷击故障率的典型值
我国的防雷保护工作就平均水平而言与世界各国相比较，处于较为先进的水平， 我国的防雷保护工作就平均水平而言与世界各国相比较，处于较为先进的水平， 类别 我国各电压等级线路雷击跳闸率范围、目标值以及实际运行统计见表3。 我国各电压等级线路雷击跳闸率范围、目标值以及实际运行统计见表 。 各电压等级线路雷击跳闸率范围、 表3 各电压等级线路雷击跳闸率范围、目标值及运行统计值表
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1.2 输电线路的防雷保护仍是我们工作的重点
雷害事故在输电线路总事故中占有很大的比例。据统计， 雷害事故在输电线路总事故中占有很大的比例 。 据统计 ， 1988年北京共发生 起雷击事故 ， 击坏输电线绝缘子多起， 年北京共发生11起雷击事故 年北京共发生 起雷击事故，击坏输电线绝缘子多起， 击断导线两条。 年珠江三角洲地区雷雨， 击断导线两条 。 1990年珠江三角洲地区雷雨， 使广东电网 年珠江三角洲地区雷雨 220kV芳顺线受雷击，导致 个220kV变电站全停，造成广 芳顺线受雷击， 变电站全停， 芳顺线受雷击 导致11个 变电站全停 佛山、肇庆、韶关等市大面积停电。 州 、 佛山 、 肇庆 、 韶关等市大面积停电 。 浙江省电力公司 1994年的统计结果称： “ 据十多年来我省线路跳闸事故分 年的统计结果称： 年的统计结果称 析统计，因雷害引起的线路故障占线路总故障次数的 70%~80%”。而许多地区的这一比例也在 之间。 ” 而许多地区的这一比例也在50%~70%之间。 之间 贵州省2003年的雷击跳闸率为 年的雷击跳闸率为70.2 %。 贵州省 年的雷击跳闸率为 。
雷电活动的强弱不同的年份差异较大， 雷电活动的强弱不同的年份差异较大，同一条线路不同年份的雷击故障率相差 达10倍，例如表 。 倍 例如表4。 表4
跳闸情况 1993
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1.2 输电线路的防雷保护仍是我们工作的重点
我国的输电线路运行水平东与西、南与北差别较大，其主要原因有纬度、气候条件、 我国的输电线路运行水平东与西 、南与北差别较大，其主要原因有纬度、 气候条件、地 形地貌的差异，也有维护管理上的差别，因而线路跳闸率有较大差异， 形地貌的差异 ， 也有维护管理上的差别， 因而线路跳闸率有较大差异，但从全国平均数 来看，基本状况见表 。 来看，基本状况见表1。 近年全国各电压等级线路故障跳闸率（平均数） 表1 近年全国各电压等级线路故障跳闸率（平均数）
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内容
3 减少线路雷击故障的途径及防雷保护措施 3.1 影响输电线路防雷特性的各种因素 3.2 降低线路雷击跳闸率的思路 4.线路防雷新技术 线路防雷新技术 4.1 工程防雷计算的新进展 4.2 同塔双回线路采用差绝缘的防雷效果 4.3 线路避雷器防雷保护效果 4.4 可控放电避雷针 4.5 半导体消雷器 4.6 线路综合防雷措施 5 结束语
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2 输电线路雷害故障及其特点
35kV及以下电压等级的输电线路雷害的形式有两 及以下电压等级的输电线路雷害的形式有两 一个是感应雷，另一个是直击雷； 种，一个是感应雷，另一个是直击雷；110kV及以 及以 上电压等级的输电线路雷害的原因则只有直击雷， 上电压等级的输电线路雷害的原因则只有直击雷， 这一点是人们熟知的， 这一点是人们熟知的，但对于反击和绕击的判断则 主要是根据经验和少得可怜的故障现象， 主要是根据经验和少得可怜的故障现象，因而多有 判断失误，这对于有针对性地采取防雷对策， 判断失误，这对于有针对性地采取防雷对策，十分 不利。
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1.1 输电线路的绝缘配合
架空输电线路的绝缘水平是指绝缘子的类型及片数、 架空输电线路的绝缘水平是指绝缘子的类型及片数 、 导线对杆塔构架空气间 对避雷线间的空气间隙、对地及对各种跨越物最小允许间隙距离的确定。 隙、对避雷线间的空气间隙、对地及对各种跨越物最小允许间隙距离的确定。 线路的绝缘水平应考虑线路的最高工作电压、暂时过电压、 线路的绝缘水平应考虑线路的最高工作电压、暂时过电压、操作过电压和雷电 过电压。一般而言，高压输电线路的绝缘水平由雷电过电压来复核和控制。 过电压。一般而言，高压输电线路的绝缘水平由雷电过电压来复核和控制。 长期以来，人们一直认为超高压电网中由于绝缘水平的增强， 长期以来 ， 人们一直认为超高压电网中由于绝缘水平的增强 ， 线路耐雷水平 提高，雷击则退到次要位置，操作过电压在绝缘配合中起主导作用，实际上， 提高，雷击则退到次要位置，操作过电压在绝缘配合中起主导作用，实际上， 超高压输电线路所承受的工作电压、操作过电压和雷电过电压， 超高压输电线路所承受的工作电压、操作过电压和雷电过电压，与线路绝缘的 耐受能力以及限制电压的各种措施，组成了一个相互联系的有机整体， 耐受能力以及限制电压的各种措施，组成了一个相互联系的有机整体，而这三 种电压对超高压系统的绝缘配合，运行可靠性的影响，谁起主导作用， 种电压对超高压系统的绝缘配合，运行可靠性的影响，谁起主导作用，决定于 具体情况和条件，是发展变化的。 具体情况和条件，是发展变化的。
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国外各级线路的雷击跳闸率（单位： 表2 国外各级线路的雷击跳闸率（单位：次/100km·a） ）
国别
电压等级（kV） 110（121） 220（230） 330（345） 500
美国 1.04
俄罗斯 0.76 0.36 0.12 0.09
电压等级（kV）
年份
单位： 单位：次/100km·a 2000 0.749 0.452 0.197 0.201 2003 1.085 0.765 0.419 0.327
1996 1.204 0.814 0.051 0.516
1997 0.852 0.744 0.114 0.194
110 220 330 500
电压等级（kV） 110 DL/T620标准中 典型杆塔的范围 1.18～2.01 0.43～0.95 0.27～0.60 0.17～0.42 国网公司生产运营部 期望的目标值 0.525 各地运行实际值
0.48(平原)(湖北) 0.94(山区)(福建)
220 330 500
0.315 0.20 0.14
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1 概述
全国输电线路的技术管理， 全国输电线路的技术管理，运行维护水平的高低等 直接关系到电网的可靠度及可用率。从总体情况看， 直接关系到电网的可靠度及可用率。从总体情况看， 我国输电线路的运行水平在世界上处于较为先进的 状况，但线路防雷保护我们还有大量的工作要去做， 状况，但线路防雷保护我们还有大量的工作要去做， 因为在防雷理论的研究这方面较经济发达的国家， 因为在防雷理论的研究这方面较经济发达的国家， 我国还有一定的距离。 我国还有一定的距离。
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2.1 Biblioteka Baidu外线路的雷击故障率
世界各国的线路防雷保护工作参差不齐， 世界各国的线路防雷保护工作参差不齐，当然这里 有地理位置地形地貌以及纬度的差异， 有地理位置地形地貌以及纬度的差异，例如加拿大 的高压线路甚至于500kV超高压线路由于处于少雷 的高压线路甚至于 超高压线路由于处于少雷 个雷电日以下） 他们不装设架空地线， 区（15个雷电日以下），他们不装设架空地线，而 个雷电日以下 个雷电日及以上的地区， 在20个雷电日及以上的地区，500kV线路才装设架 个雷电日及以上的地区 线路才装设架 空地线。 空地线。 世界上几个主要国家的各级输电线路的雷击跳闸率 统计值见表2。 统计值见表 。
0.28(双避雷线) 0.36(单，平原) 1.16(单，山区) 0.213(陕西) 0.17(330kV系统) 0.11(华中电网) 0.377(天平I、II回)
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2.3 输电线路雷击故障值得注意的几个特点
2.3.1 雷电活动强弱年份不同有差异
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1.2 输电线路的防雷保护仍是我们工作的重点 雷害较为严重的地区及省份有：福建、广东、广西、 雷害较为严重的地区及省份有：福建、广东、广西、 华东、贵州、四川、东北、华北等。 华东、贵州、四川、东北、华北等。从最近几年线 路运行统计的结果来看，例如， 路运行统计的结果来看，例如，1997年度输电线路 年度输电线路 的污闪跳闸及事故比1996年度降低了约 年度降低了约90%，但雷 的污闪跳闸及事故比 年度降低了约 ， 击跳闸有增无减。 击跳闸有增无减。可见防雷保护仍是当前输电线路 运行维护工作的最重要任务之一。 运行维护工作的最重要任务之一。
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1.1 输电线路的绝缘配合
随着对操作过电压的深入研究， 随着对操作过电压的深入研究 ， 以及保护设备性 能的提高及保护措施的不断完善， 能的提高及保护措施的不断完善，500kV系统的操 系统的操 作过电压水平已降至2.0p.u及以下 ， 330kV系统的 及以下， 作过电压水平已降至 及以下 系统的 操作过电压水平也已降至2.2p.u及以下， 操作过电 及以下， 操作过电压水平也已降至 及以下 压已不再是超高压线路绝缘的控制因素。 压已不再是超高压线路绝缘的控制因素。