基于科学诊断雷电活动概率、提高输电线路耐雷治理成效

王英杰，张葆靑，田江波，张 鹏

保定供电公司，河北 保定 071051

1 问题的提出

1.1 保定电网输电线路雷害基本情况

保定地区西部为太行山脉，由于特殊的气象条件及独特的地形、地质环境，雷电活动频繁，造成保定西南部山区部分输电线路雷害问题十分突出。特别是其中5条全山区110kV线路，由于当初建设标准低、运行年线长，连续3年雷击故障占各类故障的80%以上。

1.2 输电线路防雷的常用措施及问题

通常输电线路防雷治理措施：降低杆塔接地电阻、加强线路绝缘、架设耦合地线、加装防绕击侧针、装设线路避雷器等。但是过去防雷治理采取的方法比较单一，即采取多种手段降低杆塔接地电阻。通过多年的改造，投入了大量的资金，虽然杆塔接地电阻基本满足架空输电线路运行规程相关要求，但雷击跳闸率仍高居不下。通过到其它网、省公司调研，有的单位对全山区雷害多发线路采取了全线地网改造、加装耦合地线、逐基杆塔加装线路避雷器、可控放电避雷针、防绕击侧针的综合治理措施，虽取得较为良好的防雷效果，但使用资金规模庞大。

2 问题的原因分析

为了很好解决保定西南山区电网五条输电线路防雷问题，提高输电线路防雷治理的资金使用效率及防雷效果，通过查询各种资料和数据，进行判别综合分析研究，逐一制定防雷治理方案，在保定电网西部山区5条110kV线路应用效果良好。

1）利用雷电定位系统、统计分析雷电活动频次及幅值、摸清雷电活动的基本规律

通过雷电定位系统对5条线路两侧1km范围内落雷次数进行了统计研究。这样，可以准确了解每条线路逐基杆塔的雷电活动频次及雷电流幅值。同时，通过统计数据可以清晰的看出，每条线路每年雷电活动频繁程度虽有所差别，但雷电活动频次在相关基杆塔或者说某条线路的某一区段内活动趋势存在一定的规律。通过对5条线路连续4年的雷电活动进行全面的统计得出A、B、C、D、E线路4年雷电活动分布图。如图1为D线路4年雷电活动分布：

图1

2）统计分析线路雷害故障信息、找出雷害易发区段

为了摸清输电线路雷害故障具体分布的规律，对5条线路连续3年故障进行了统计及综合分析，并绘制成表1。从表1中可以较清晰的看出，雷击线路存在一定的大概率区段、即雷击易发区。

如： D线路分布在15#-18#、67#-79#两个区段。

表1 5条线路历史雷击故障统计表

3）分析地形、地貌，摸清反击、绕击，绘制趋势分析图

根据山区线路地形、地貌特征逐一对雷击故障所处的地理位置进行核对，进而弄清雷击故障反击、绕击的可能行。由于山区地形、地貌特征，特别是根据偏坡外侧坡度不同，而引起避雷线对线路导线的保护效果不同的降低机理。对雷击易发故障区段杆塔的地形条件进行了逐一统计分析，并绘制趋势分析图（如图2）。

图2 D线路11#-18#地形及雷击统计及趋势分析图

4）分析杆塔、接地装置形式，接地电阻实测数据，查找线路本质存在的防雷薄弱点

由于不同的塔形决定了导线保护角的不同，特别是耐张转角杆塔的引流跳线各不相同；接地装置形式在山区又受到地形、地质不同得制约；接地电阻的合格与否，又受设计、施工、维护的方法及质量等诸多因素影响。对此5条线路雷击易发故障区段的杆塔形式、接地装置形式、接地电阻实测数据进行了统计分析。

3 防雷技术措施的确定

通过以上综合分析，得出了山区线路雷击故障受雷电活动频次、雷电流幅度、雷击杆塔机率受地形、杆塔结构、接地装置的状况等因素影响。按“木桶原理”解决少数短板，是可提高整条线路的耐雷水平指导思想，来确定5条线路的防雷技术措施原则。只需对线路局部的部分杆塔采取特殊的防雷措施即可基本实现预期防雷效果。

1）对雷击易发故障区段的接地装置进行全面的治理，接地电阻治理方法采用换土物理降阻、加长射线、使其降到20Ω以下；

2）对曾经发生过雷击闪络的杆塔每相导线都加装避雷器；

3）针对地形情况，在发生过闪络的杆塔两侧各延伸一基加装避雷器；对导线水平排列、三角排列形式的在两边相加装各一支避雷器；对双回导线垂直排列形式的在每条线路的中相与下相各加装一支避雷器。

4 实际应用效果

治理前，上述5条线路在连续3年内总计发生17次雷击跳闸，占这3年总故障次数的89%。治理后，上述5条线路2009年、2010年、连续2年未发生雷击跳闸故障，治理效果相当明显。

随着电力系统信息化建设的不断深入，雷电定位系统、输电线路地理信息系统、输电线路卫星地图、及三维仿真技术的不断引进与发展，均为区域输电线路雷害分析、防治创造了良好的条件，只要认真掌握、结合实际情况，更加科学诊断雷电活动的基本规律，才会进一步提高输电线路耐雷治理成效。