浅谈输电线路的综合防雷措施

杨明军 广西电网公司梧州供电局 543002

浅谈输电线路的综合防雷措施

杨明军 广西电网公司梧州供电局 543002

架空输电线路是电力网及电力系统的重要组成部分。由于它暴露在自然之中，故极易受到外界的影响和损害，其中最主要的一个方面是雷击。架空输电线路所经之处大都为旷野或丘陵、高山，输电线路长，遭遇雷击的概率较大。常用的防雷改进措施有：架设避雷线、加强线路绝缘、装设耦合地线、升高避雷线减小保护角等。解决线路的雷害问题，要从实际出发因地制宜，综合治理。

输电线路;雷害;防雷;措施

广西梧州地区处于亚热带与热带的交界地区，雷电活动强烈，年平均雷暴日达109d,属雷击多发区域。输电线路大都经过高阻率土质的山区，线路跳闸率高，据数据统计：截至至今年6月份，梧州网区线路跳闸中，雷击跳闸占事故跳闸总次数的比例分别为：220kV线路占100%、110kV线路占93%、35kV线路占96%、10kV线路占63%。雷害故障频繁，对雷害故障的分析研究，总结经验和规律，对线路防雷工作有着重要指导意义。

1 输电线路防雷的技术措施

送电线路的雷电过电压保护方式，应根据线路的电压等级、负荷性质、系统运行方式、当地原有线路的运行经验、雷电活动的强弱、地形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件，通过技术经济比较确定。

1.1 线路走廊的选择

线路走廊的选择，应避免经过雷击易发生的地区。遭受雷击的杆塔多发生在：

（1）水库、水塘附近的突出山顶，多数发生在半山区（坝子周围）。

（2）某一区段的高位杆塔或者向阳坡上的高位杆塔。

（3）濒临水域的高坡和岩石处，杆塔接地电阻高的地方。

（4）大跨越杆塔，跨越水库、江河的杆塔，800米以上的杆塔。

1.2 架设避雷线

运行经验表明，避雷线的防雷效果在平原地区是很好的。但在山区，由于地形、地貌的影响，经常出现绕击、侧击等避雷线屏蔽失效的现象。山区是多雷区，也是易绕击区，要减少绕击率，只有减少保护角，减少保护角必须从设计开始，在现有的铁塔上减少保护角的可能性不大。进线保护段上的避雷线保护角宜不超过20°，最大不应超过30°。

架设耦合地线的作用主要有两个：一是增大避雷线与导线之间的耦合系数，从而减少绝缘子串两端电压的反击和感应电压的分量；二是增大雷击塔顶时向相邻杆塔分流的雷电流。有数据表明，加装耦合地线的做法其防雷效果是明显的。

1.3 降低杆塔接地电阻

接地电阻值是影响输电线路雷击跳闸率的因数之一，雷击跳闸率随杆塔接地电阻的增大显著增加，降低杆塔接地电阻是防雷工作的基础。

1.3.1 复合接地体的采用

具体就是在敷设水平接地线的同时，加接地桩，接地桩与平面接地线连接，使水平接地和垂直接地有机结合，增大接地网与土壤的接触，有利于降低杆塔的接地电阻。接地体的材料应具有良好的抗腐性能。铜有很好的抗腐性能同时电阻率较低，因此是很可靠的材料。但是，铜埋在地下时，与其他金属部件连接在一起时会引起电解腐蚀的不良后果。所以大多数情况下采用有很好的抗腐蚀性的镀锌钢材，而且比铜更经济。

1.3.2 降阻剂的使用

降阻剂由多种成份组成，其中含有细石墨、膨润土、固化剂、润滑剂、导电水泥等。它是一种良好的导电体，将它使用于接地体和土壤之间，一方面能够与金属接地体紧密接触，形成足够大的电流流通面；另一方面它能向周围土壤渗透，降低周围土壤电阻率，在接地体周围形成一个变化平缓的低电阻区域，降低杆塔接地电阻。

1.4 安装线路型避雷器

电力避雷器是一种限制由输配电线路传来的雷击过电压或者由操作引起的内部过电压的电气设备。当作用电压超过避雷器的放电电压时，避雷器即先放电，限制了过电压，从而保护了其他电气设备绝缘免遭损坏。

1.4.1 氧化锌避雷器

氧化锌避雷器作为架空送电线路防雷保护装置（简称线路型避雷器）是十分有效的。当雷击杆塔或绕击导线在绝缘子串两端产生的过电压超过避雷器的放电电压时，避雷器首先动作，释放雷电流，之后在工频电压下呈现高阻，工频续流截断，从而保护绝缘子串免于闪络，开关并不跳闸。

1.4.2 安装线路避雷器的定点原则

1) 线路的运行经验。对线路投运至今的运行情况进行分析，确定易遭雷击的杆塔，分析确定是绕击还是反击。

2) 线路途经的地形、地貌以及邻近影响。现场勘察线路经过的地段，特别对经过鱼塘、河流及山地等地段的线路要重点分析，记录有可能因地形、地貌条件而使线路杆塔遭受雷击的地段，一般经过此路段的杆塔优先考虑。

3) 杆塔的接地电阻和相邻杆塔档距。根据线路投产时设计杆塔的接地电阻要求及实际接地电阻值，确定不符合接地电阻设计要求的杆塔并进行改造，对于因地质条件限制而无法达到要求的优先考虑。

4) 综合以上因素分析，结合交通条件，确定线路避雷器安装的最佳地点。

2010年，梧州供电局110探昙Ⅰ线共发生雷击调闸3次，结合雷电定位系统的数据分析认为，3次都为反击引起，雷击跳闸率n=（3/29.217）*100=10.268次/（百公里·年）。在研究分析了线路走廊差异化的雷电活动时空分布规律的基础上，考虑了线路各档距段的特征参数和已有的防雷维护措施，采用蒙特卡罗法计算模型，进行了对全线逐基杆塔雷击跳闸率的计算，并依据运行经验对线路绕击闪络风险等级和反击闪络风险等级进行评估，在已有的防雷基础上，采用安装线路避雷器和接地改造两种技术措施。

1.5 加强维护，提高线路的绝缘水平

绝缘子因长期处在交变电场的作用下，绝缘性能会逐渐降低，当绝缘子绝缘能力降低或失去绝缘时，其分布电压就要降低或呈零值。这些有缺陷的绝缘子如不能及时发现和更换，就要降低线路绝缘水平，容易发生闪络事故，尤其当雷击绝缘子有缺陷的杆塔时，杆塔绝缘子闪络的概率就会增大。

梧州供电局110kV三堡变电站35kV三糯线故障跳闸后，已经拆除全线避雷器,经检测发现有4只避雷器绝缘电阻为零值。经过对这些避雷器杆塔接地电阻的测量，发现有一半以上不合格，而且数值严重偏大。采用的解决措施是：（1）有架空避雷线的线路段，以改善架空避雷线接地电阻为主，适当增加接地点的数量，在线路首末两端各装避雷器一套；（2）没有架空避雷线的线路段，选择地形上比较容易受雷击的杆位加装避雷器，在接地电阻比较容易降低的低洼水田处安装避雷器；（3）对接地电阻大于20欧姆采取有效的降阻措施；（4）没有架空避雷线的线路段，又没有安装避雷器的杆塔，将绝缘子串增至5片。

2 结论

2.1 输电线路常规的防雷保护措施仅能部分减少线路雷击跳闸次数，为大幅度降低或消除线路雷害事故，必须采取更有效的新措施。

2.2 氧化锌避雷器可以防止雷直击导线或雷击杆塔、避雷线后绝缘子的冲击闪络，从而可以根本上消除线路雷击跳闸。

2.3 架设避雷器、减少保护角对减少雷电绕击导线的概率和提高反击耐雷水平有非常重要的作用；降低杆塔接地电阻对减少雷击反击跳闸率有决定性作用，但超过耐雷水平的雷电流将引起线路跳闸，且高土壤电阻率地区难以降阻；加强绝缘受杆塔尺寸及投资的限制，无法有效降低雷击跳闸率，安装线路型避雷器，保护效果极佳，但投资巨大，难以大面积推广。

3 结语

总之，影响架空输电线路雷击跳闸率的因素很多，有一定的复杂性，解决线路的雷害问题，要从实际出发，因地制宜，综合治理。在采取防雷改进措施之前，要认真调查分析，充分了解地理、气象及线路运行等各方面的情况，核算线路的耐雷水平，研究采用措施的可行性、工作量、难度、经济效益及效果等，最后来决定准备采用某一种或几种防雷改进措施。

[1]交流电气装置的过电压保护和绝缘配合.DL/T 620-1997

[2]电力工程高压送电线路设计手册

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.038