输电线路综合防雷措施技术经济性探讨

杜三姣

【摘 要】选择综合性防雷措施的时候要考虑不同地域输电线路的特点，在保证输电线路运行寿命的同时，尽量降低防雷、维护的费用和难度。为了降低综合防雷措施的成本，必须要进行全面的经济性评估，选择经济性较高的防雷措施。文章简单论述了层次分析法，重点讨论了输电线路综合防雷措施的经济性。

【关键词】输电线路；综合防雷措施；层次分析法

电网的安全运行对于电力企业而言至关重要，但是由于雷击导致输电线路故障频繁出现，造成停电事故，给人们的正常生产和生活带来巨大的困难。近年来，输电线路的长度在不断增加，而很多输电线路要经过地形和气候相对复杂的地区，要降低雷击跳闸发生，必须要做好各种防雷措施。但是防雷措施的类型不同，其效果和费用也存在较大的差距，为了降低综合防雷措施的成本，必须要进行全面的经济性评估，选择经济性较高的防雷措施。

1.层次分析法

层次分析法是上世纪70年代由萨蒂等人提出来的一种决策方法，其主要特点是将各种影响因素层次化，逐层比较关联因素的关系，从而为分析事物提供相应的依据。层次分析法具体流程图如下图一。

因为层次分析法的主观性较强，计算量大，且存在非一致性，因此在实际应用中对层次分析法做了一定的改进，形成了改进层次分析法，该方法主要有两大特点：（1）将九标度法用三标度法代替，降低了计算中的主观性，保证了评价结果的正确性；（2）在计算过程中采用了最优的传递矩阵构造进行矩阵判断，可以直接求出权重，不需要进行一致性检验。

2.综合防雷措施

选择综合性防雷措施的时候要考虑不同地域输电线路的特点，在保证输电线路运行寿命的同时，尽量降低防雷、维护的费用和难度。本文以220kV的典型杆塔区段为例说明相关防雷措施。具体流程如下：（1）对地区特点进行考虑，平原和山区之间存在显著差异，山区地形更加复杂，不能应用架设耦合地线的方式。（2）对杆塔特征进行考虑，不同杆塔的横担长度、间距以及塔头均存在差异，要根据杆塔型号选择防雷方案。（3）对绝缘配置进行考虑，如现有的绝缘配置较高，则不能通过改善绝缘配置来实现防雷。（4）对已安装的防雷措施进行讨论。在综合考虑已安装防雷措施基础上选择合理的综合防雷方案。（5）考虑跳闸率超标的百分比。要通过防雷性能计算跳闸率，当绕击跳闸率超标或反击跳闸率超标达到20%以上时，不建议在线路上安装避雷器。（6）考虑绕击入射点的位置，判断是在档距中央，还是在塔头，当在塔头时，可以采用可控针或者是防绕击针。

3.在输电线路综合防雷措施经济性评估中层次分析法的应用

3.1建立防雷措施评估模型

在输电线路综合防雷措施中应用层次分析法，最重要的是建立评估模型，将所有元素分层布置，上层元素要对下层元素起到一定的支配作用，所有元素大体可以分成三层：（1）目标层。该层是模型中的最高层，也是模型分析目标的体现，因此一般只有一个元素，代表的是理想结果或者是预定目标。在输电线路综合防雷措施中该元素就是合理选择防雷措施，根据杆塔的风险来源、防雷措施的特点选择最优的防雷措施。（2）准则层。在该层中体现的主要是为了实现目标需要考虑的准则，对于输电线路综合防雷措施而言，准则层中主要的经济指标包括工程费用、改造难易度、改造指标、维护难易度、跳闸率降低效果以及运行寿命等。其中最主要的是改造目标，主要是针对防反击、还是防绕击建设，要根据杆塔的危险来源确定改造目标。（3）措施层。该层中主要是为了实现各种目标需要进行的具体措施。在该防雷工程中，根据输电线路的实际情况以及相关的防雷改造经验，主要的措施有：加装保护间隙、加强绝缘水平、架设耦合线、减少保护角、降低杆塔的接地电阻、安装防绕击针、安装可控针、安装线路避雷器等。具体情况如下图二。

3.2层次分析法应用的详细步骤

在防雷综合措施中，为了提高综合措施的经济性，需要求得各层的权重向量，首先要求准则层相关元素对于目标层的权重向量W1，然后求出措施层中的各项措施对于准则层各个元素的权重向量，分别是跳闸率降低效果W21、工程费用W22、改造目标W23、改造难易度W24、维护难易度W25、运行寿命W26，然后按照从上而下将各层的权重进行合成，得到一个针对目标层的权重W8，按照公式W8=[ W21W22W23W24W25W26]W1计算，得到综合防雷措施的经济性，确定最优的综合防雷措施。

在采用层次分析法之后，确定各个杆塔的最优防雷措施，然后要再次对雷击闪络风险进行评估，判断防雷措施的效果。如果各个杆塔的评估结果均达标，那么防雷措施的效果较好，反之，需要对未达标的杆塔进行调整，采取更加有效的措施，一般情况下设计避雷器是常见的选择，但是要控制避雷器的数量。

4.典型线路防雷措施的经济性分析

输电线路综合防雷是一个非常重要的措施，对于输电线路的正常运行有非常大的影响。在以往采取防雷措施的时候经常借鉴的是改造效果较好线路的防雷经验，但是由于不同线路的地形地貌、杆塔结构、风险来源等均存在较大的差异，因此可能效果不是很好。以某220kV的输电线路杆塔为例来探讨综合防雷措施经济性：（1）虽然减小保护角效果较好，但是减小保护角的同时要改变塔头的尺寸，所以不建议采用。在该段线路中雷击跳闸率较高，同时雷击重合闸率为70%左右，加装保护间隙也不适用。综合考虑，在该线路中采用的综合防雷措施主要有降低杆塔的接地电阻、加强绝缘水平、架设耦合地线、安装可控针、安装线路避雷器、安装防绕击侧针。（2）在雷击闪络风险评估中要考虑当地的地形地貌特征、杆塔绝缘配置、结构特征以及当地雷电活动特征。在该输电线路中，采用了全档距计算绕击防雷，A级表示雷击闪络风险较低，D级表示雷击闪络风险较大。通过计算，该输电线路中3基杆塔雷击闪络风险均处于A级，不需要改造，其余7基杆塔均要进行防雷改造。（3）在该输电线路中，所有杆塔的结构与防雷措施的安装要求基本符合，因此要考虑其他的因素，如地貌地形、绝缘、跳闸率等，可以选择降低接地电阻、安装避雷器、加强绝缘水平等措施。对于山区中，绕击跳闸率和反击跳闸率超标均大于20%的情况要安装接地电阻和避雷器。对于平原地区，绕击跳闸率超标，反击跳闸率达标的情况还应该安装防绕击侧针和可控针。（4）用层次分析法对所有备选防雷措施进行综合性评估，从而得到各层的权重向量，确定最佳的防雷措施。降低电阻值一般降低3Ω，而加强绝缘水平需要在每串绝缘子之间增加两片绝缘子。

5.结语

在输电线路综合防雷措施实施中不仅要考虑防雷效果，同时要对防雷措施的经济性深入挖掘和了解。首先要对综合防雷措施的具体要求进行分析，在此基础上要结合相关的技术经济性指标建立模型，全面评估综合防雷措施，综合防雷措施必须要结合杆塔的结构、地形地貌、跳闸超标率等进行。在实际应用中要具体情况具体分析，对经济评估体模型不断改进，为采取科学合理的防雷措施提供理论依据。 [科]

【参考文献】

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