茂名地区输电线路防雷运行分析及策略研究

林瑞荣

摘要：文章统计分析了茂名地区雷电活动的特点，针对历年雷害对茂名电网造成的影响进行了统计和分析，对茂名输电线路目前的防雷措施应用情况进行了效果评估，指出茂名输电线路防雷工作存在的问题，并根据茂名雷害特点提出了线路防雷策略。

关键词：茂名地区；输电线路；雷电活动；统计分析；防雷措施

中图分类号：TM727文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）21-0133-03

广东雷电活动强烈，雷电数、地闪密度等雷电参数均在全国平均水平之上。茂名地处广东省西部，雷电活动强度处于广东前列，为强雷电活动地区；同时茂名输电线路规模较大，存在雷击跳闸次数多、雷击跳闸率高的特点，线路安全运行受雷电活动影响显著。

1茂名地区雷电活动的特点

1.1雷电数

茂名地区包括市区、高州市、电白、化州、信宜地区，本文均按此统计。从雷电定位系统统计数据可知，茂名地区2007～2013年雷电数总体呈逐年增加趋势，特别是近两年雷电活动强烈。从表1数据看，高州每年雷电数基本为茂名地区最多，依次为信宜、化州、电白、市区。从雷电数看，茂名地区处于广东省前列，雷电活动强烈，对线路影响较大。

1.2地闪密度

雷电日和雷电小时，存在局限性，而电网防雷实际关心地闪放电。地闪密度：表征雷云对地放电的频繁程度，定义为每平方公里每年的地闪次数。从统计数据看，茂名地区地闪密度同样有逐年增加的趋势，其中2012年最高，达到12.2次/km2·年。空间上，高州地闪密度最大，达到14.12次/km2·年，信宜最小，但同样达到了10.62次/km2·年；时间上，雷电活动主要集中在5月至9月；其中6月地闪密度最大，依次是8月、7月、5月、9月。茂名地闪密度高于广东平均数值，为强雷活动区域。

2茂名地区输电线路雷害统计分析

2.1雷击跳闸占比统计分析

从表2看，茂名历年总雷击跳闸次数所占比例为90.99%，且基本上呈逐年增加趋势，从2007年最低的75%，至2013年最高的96.45%，所占比例不断增加；由此可见，雷电活动对线路影响巨大，雷击故障仍是影响电网安全的重要因素之一。雷击跳闸次数过多，将会降低输电线路可靠性，严重影响电网安全。随着电网的不断发展和对供电可靠性要求的日益提高，有必要加强线路防雷运行分析，改善防雷措施，提高其防雷水平。

2.2不同电压等级雷击跳闸比例统计分析

从表2看，历年来35kV线路雷击跳闸次数最多，总数达到294次，占比48.7%；其中2012、2013年最多，占当年比例62%、69%；其次为110kV线路，总跳闸265次，占比43.9%；2012年最多，占当年比例33%；220kV线路总跳闸38次，占比6.3%；500kV线路总跳闸6次，占比0.9%；220kV及以上线路占比7.2%。

从历年数据分析，35kV及110kV线路跳闸次数所占比例最高，分别达到48.7%和43.9%，且总体呈上升趋势；因为电压等级越高，其耐雷水平越高、雷击跳闸越少，因此需特别关注和加强35～110kV线路的防雷工作。

2.3雷击跳闸率统计分析

如表3，从时间分析，110kV及以上线路雷击跳闸率在2011年最高，2013年最低；而在2009～2013年统计中，2011年地闪密度及雷电数均不是最大的，且低于平均值，这说明雷击跳闸率与雷电强度相关性并不典型。

从电压等级分析，110kV线路的雷击跳闸率均为最大（不包含35kV），2010年以来，其雷击跳闸率呈逐渐下降趋势，说明近年来线路防雷改造有一定成效，220～500kV线路雷击跳闸率多年来相对平稳，变化不大。

从区域分析，信宜110kV线路雷击跳闸率最高，高州次之，依次为化州、电白、市区；而从雷电活动强度来看，信宜的雷电活动并不是最强烈，但其雷击跳闸率却最高，原因有二：一为信宜线路耐雷水平相对较低；二为信宜线路规模逐年增加，且多分布在高山地带，为易受雷击点，因此有必要加强信宜地区线路防雷改造工作，降低雷击跳闸率。

3茂名地区输电线路防雷措施应用及效果分析

3.1架设避雷线

避雷线是架空线路最基本的防雷措施之一，既能减少雷电直击导线的概率，同时可以减少绕击导线的概率。

2006年，良潘线的架空线由单改双后，其雷击跳闸由1995～2006年以前年平均跳闸2.6次/年，降为2006年后平均雷击跳闸1.8次/年，特别近年来雷电活动越来越强烈，说明其防雷效果有良好改善。而运行经验表明，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，常出现绕击、侧击等避雷线屏蔽失效的现象；山区是多雷区，同时也是易绕击区，要减少绕击率，只有减少保护角。目前，通过逐年改造，茂名地区110kV及以上线路全部架设了线路避雷线，且90%以上为双避雷线，有效增强了线路防直击和绕击效果。

3.2杆塔接地装置改造

杆塔接地装置改造包括地网改造和雷电泄流通道改造。改造地网，降低接地电阻，或者改善避雷线到接地体间的泄流通道，使良好接地体发挥作用，在雷击后能起快速有效泄流，对于提高线路耐雷水平，减少反击概率是非常有效的。

2012年，220kV金利甲、乙线、110kV利良线、六旺线等受雷击频繁跳闸的杆塔及电阻偏高的30基杆塔接地装置进行了铜包钢接地体技术改造试点，以改善其杆塔接地电阻；上述线路在2013年没有发生过雷击跳闸，经查阅雷电定位系统，强雷电当期曾经袭击过所改造杆塔；2001年，良潘线全线架空地线与接地引线、接地棒的连接方式进行了改进，采用螺丝连接方式增加三者相互间的接触面积，以确保雷电流的泄流通道畅通。改造后，良潘线跳闸次数较往年有所减少；说明改造地网、降低接地电阻和改善雷电泄流通道对防反击雷效果

明显。

3.3安装线路避雷器

理论及运行经验均表明，对于雷电活动频繁、土壤电阻率较大，降低杆塔接地电阻困难的线路，安装线路避雷器能有效保护线路，减少线路雷害事故。线路型避雷器与绝缘子串并联，其冲击放电电压和残压均低于绝缘子串的放电电压。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，避雷器首先动作导通，释放雷电流，之后在工频电压下呈现高阻，工频续流截断，从而达到保护绝缘子的目的。

经统计，良潘线经安装线路避雷器的杆塔未再出现故障点，说明其防雷效果较为明显，但未安装线路避雷器的其他杆塔仍因受雷击而跳闸，这是因为线路避雷器的保护范围过小，不能对全线进行保护，由于经济效益因素，全线装设线路避雷器并不可行，只能选择性地使用线路避雷器，仍需探索其他有效防雷措施。

3.4加强线路绝缘

增加线路的外绝缘，有利于提高绝缘子的闪络电压和线路耐雷水平，同时爬距的增大，有利于防止污闪，一举两得。研究表明，110kV线路增加1片绝缘子，其杆塔电阻值7Ω，15Ω，30Ω时的耐雷水平分别增加11.9%，15.3%，16.9%；线路增加2片绝缘子，其耐雷水平分别增加23.9%，27.6%，29.9%。杆塔电阻值越高线路增加绝缘子的效果越明显，但是提高线路绝缘受杆塔塔头大小及风偏限制。

2004年，良潘线全线合成绝缘子更换为玻璃绝缘子后，沿线发生了多次雷击情况，且附近多条线路发生雷击跳闸，但至2007年良潘线没有发生雷击跳闸。运行数据表明，绝缘水平较高的220～500kV线路，其雷击跳闸概率亦远低于110kV及以下线路，可见加强线路绝缘，采取耐雷水平较好的玻璃绝缘子，对提高线路耐雷水平有一定作用；同时玻璃绝缘子不需要进行零值检测，便于线路运行维护；因此，建议在山地或丘陵地带应尽可能使用玻璃绝缘子、增加绝缘水平以提高线路耐雷

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水平。

4茂名地区输电线路防雷策略研究

4.1线路防雷存在的问题

线路防雷存在的问题主要有：（1）线路防雷设计标准偏低，线路防雷基础薄弱；（2）线路防雷措施改造力度有限，科学性和针对性不足；（3）线路防雷技术管理粗放，缺乏长期数据的统计和分析；（4）雷电活动存在随机性和分散性特点，有限改造措施在短期内不能显著降低整体雷击跳闸率。

4.2输电线路防雷策略研究

4.2.1因地制宜，有的放矢抓重点。运行线路防雷应根据雷电活动特点和运行需要进行针对性改造。信宜雷电活动虽然没高州和化州强烈，但其线路多分布在山区，且线路耐雷水平较差，雷击跳闸率较高，应将防雷重点放在信宜。对于220kV及以上线路，以改善杆塔接地装置、差异化改造、在雷击较多杆塔安装线路避雷器为主，提高其反击耐雷水平。对于110kV及以下线路，应综合考虑电网安全和经济效益，抓住重点，加强架空地线改造、差异化改造、地网改造及线路避雷器等措施的应用，减少线路保护角，降低线路接地电阻，有效减少线路受直击、反击和绕击概率，提高线路防雷

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4.2.2关口前移，从源头提高防雷水平。线路防雷工作，不能仅仅关注目前运行线路防雷改造，因为一些防雷改造措施在运行线路中实施可行性不高，而应该关口前移，从设计源头上提高设计标准，提升其防雷水平。对于新设计线路，应在路径选择、绝缘配合、保护角设计、接地装置设计等方面进行综合考虑；尽量避免杆塔选择在雷电活动强烈、易受雷击的地形和路径；综合考虑线路防污防雷水平而进行绝缘子选择；在雷电易击段采用负保护角设计，必要时采用三避雷线；对于土壤电阻率较高，不能有效降低杆塔接地电阻地区，选择使用放射地网加垂直接地极形式和安装线路避雷器，提高线路防雷水平。

4.2.3转换思路，防疏结合双管齐下。目前防雷的核心思想是不断提高输电线路防雷水平，降低雷击跳闸次数，称之为“堵塞式”防雷，但过度提高线路防雷水平在经济效益上并不可行。

针对传统的“堵塞式”防雷，一些专家提出了“疏导式”间隙防雷思想，其核心是允许线路存在一定的跳闸，通过采用间隙并联在绝缘子上，在雷电闪络时先放电，保护绝缘子被雷电击伤，提高线路重合成功率。并联间隙具有结构简单、安装方便、价格低廉等特点。研究表明，标准复合绝缘子安装并联间隙装置后线路的雷击跳闸率有所提高，其中220kV线路的雷击跳闸率增加6.5%，110kV线路的雷击跳闸率增加10.9%，但线路的雷击事故率将大大降低，能有效提高电网安全运行水平。

目前茂名信宜、高州地区35～110kV线路雷击跳闸次数较多，在采用各项防雷改造措施后，雷击跳闸次数虽有所下降，但总体雷击跳闸率仍相对较高，一味提高线路防雷水平，在经济效益上并不可行；因此，可综合评估电网安全情况，采取安装并联间隙措施，通过疏导雷电，减少绝缘子受雷击几率，既能减少线路运行维护工作量，又能确保线路安全运行，可作为传统防雷措施的一种有力补充。

5结语

茂名地区雷电活动强烈，对输电线路造成严重影响。目前茂名输电线路整体防雷水平不高，各项防雷改造措施取得了一定的效果，但仍需从设计标准、措施综合应用、电网建设及疏导防雷思路等方面出发，综合做好线路防雷工作，提高线路防水平。

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