关于诸暨市输电线路差异化防雷技术与策略的探究

刘 帅

（国网浙江诸暨市供电公司,311800)

就我国的防雷系统来说，其构成主要是由输电线路及其外部的防御及变电站核心防御系统。输电线路绵延千里万里。很容易遭受雷击。虽然采取了防雷的策略，但是因雷击而导致的跳闸现象屡次发生。近年来，随着氧化锌避雷器、六氟化硫断路器的应用，电网的抵御雷击的能力在不断提升。但是，就诸暨电网防雷体系仍然存在着一些薄弱环节。

实践证明，雷击跳闸的频繁发生，会引起严重的电网事故，例如，2009 年8 月浙江某变电站220KV 线路遭受数雷击，导致开关断口被雷击击穿，使设备完全损坏、母线失电。在2009 年7 月有一大型的水电站因为线路遭雷击造成跳闸，导致水电厂切机甩负荷。因此，人们围绕输电线路的防雷电问题在一直努力探究。防雷面对两个基本问题：一是虽然采取了防雷措施但是因雷击跳闸的现象还没有完全克服；二是电网防雷到底是使用提高线路的耐击水平而降低跳闸为目的呢还是按西方的做法，装设绝缘的子保护，接受一定的跳闸率，这也是值得我们探究的问题。

我国电网防雷体系的建设是比较薄弱的。对课题“输变电设备防雷技术与策略研究”已被国家列为重要研究项目。我们通过对典型的雷击现象、雷击分布情况、以及地形与地貌等较为综合因素仔细的研究，我们不能简单的下结论采取堵或者疏的策略来治理我国电网遭受雷击跳闸现象。我们倾向性地提出了架空电线雷击故障、电线走廊雷击活动、线路特征等方面都存在着明显的差异。我们根据这些情况探索性地提出了防雷技术防雷策略。

本文根据诸暨线路的特点，介绍了输电线路差异化防雷思想的源渊，输电线路雷击如何评估及其对防雷的治理略如何实现。提出了“差异化防雷的”思维观念并以此指导线路防雷，对线路中防雷性能薄弱的杆塔要进行统计，对于输电线路的治理策略要明确，并且进行“防雷改造”，提高输电线路的可靠性，避免不合理的设计，杜绝改造过程中所造成的浪费现象，取得较好的改造效果，使防雷工程既有技术性又有经济性。

1 差异化防雷问题提出的背景

1.1 雷击故障的差异

国家在2008 年曾对部分电网进行了2000 年至2007 年220KV 的线路进行了雷击情况的调查显示：雷击现象在地域上存在着差异，有些省份的雷击率比较高。在时间的分布上存在着差异，特别集中在6 至8 月份三个月中。并且在中午后的2 点到20点时间段。在地形地貌上存在着差异，雷击现象在高山或者是山顶较为常见。

1.2 输电走廊雷电分布存在着差异

我们采集的雷电参数主要包括雷电日、地部闪电密度以及雷电流幅值积累概率分布等因素，用这些数据来表示雷电发生强弱的特征，这也是防雷工程中一直以来所缺乏的有效数据。因此，国家电网在国内实行了用雷电定位系统对雷电进行监测与统计，统计分析雷电的监测积累的数值，可以得到雷电活动在时间与空间上的分布的不同。研究显示：同一地区不同时间的雷电活动也有差异。在同一时间不同地区的雷电存在差异。

1.3 输电线路特征参数存在着差异

线杆塔的结构、绝缘配置、地形地貌等构成了输电线路的特征参数。这些数据的差异对杆塔防雷性能的优劣起着关键性的作用。也就是说一条杆塔结构和绝缘配置已经固定了的线路，地形地貌对绕击率和反击率有着相当大的影响。规程法中，对地貌的划分只分为平原与山区。而实际上，杆塔所处的地形是相当复杂的，如图1 是输电线路架设过程中经通常遇到的地形地貌。那么防雷计算、设计中就应该充分考虑到这些因素。

图1 地貌分类示意图

1.4 输电线路防雷计算分析方法存在差异

当前阶段的每种防雷计算模型较多，例如用于反击计算的有：行波法、电磁场法、蒙特卡洛法等。主要用于绕击计算的模型主要是规程法，此外还有电气机何模型、先导发展模型等等。这些模型适应的范围不同，还需要对这些模型进行比较与研究。在统计、计算雷击跳闸率的时候也应该根据需要和实际情况选择合适的模型进行计算。

1.5 输电线路防雷策略存在着差异

就目前来讲，防雷的措施不外乎是降低杆塔接地电阻，以及减小避雷线的保护角、安装电路避雷器、增强绝缘等手段。要根据输电线雷电故障发生的规律来选择这些措施，才能发挥防雷击作用。因此，找出各基杆塔的薄弱环节，并有针对性地采取防雷措施，是提高防雷工作经济性与技术性的有效途径。

2 输电线路异化防雷的评估办法

要充分考虑电线雷击故障、雷电活动分布的情况，还要考虑特征参数等差异问题，以其时间与空间的分布的差异为依据，对其进行科学分析，可实现输电线路差异化雷电性能评估的准确性与科学性。差异化防电流程主要分为参数的统计，这方面的内容主要包括雷电参数及线路的数据，雷电参数统计主要使用雷电定位系统及闪电数据统计获取雷电分布的数据。线路参数包括线路本身的结构特征以及线路走廊的地形地貌的状况；在参数统计有了数据以后，可以用合适的类型对全线路容易发生雷击的地段进行逐基杆塔跳闸率的统计、计算。根据设定的评估标准，对每基杆塔所处的地区雷活动情况参数、塔杆结构、绝缘配置、地形地貌特征进行防雷性分析，找出闪络的原因。

3 输电线路差异化防雷治理的策略

3.1 治理的流程

输电线路的差异化防雷治理可以分为如下几个步骤：

1）对安全防雷进行安全评估。根据差异性防雷性能评估方法对欲改造的对象进行逐基杆塔防雷安全评估。通过评估，可以了解杆塔的防雷等级。

2）制定改造方案。根据评估了解线路运行情况，提出可遵循的防雷改造的原则。降低雷击跳闸率、雷击事故率，降低绕击风险的发生率。

3）技术性与经济性评价。对于准备好的改造方案要反复进行安全防雷的评估。了解其风险控制指标降低的情况，对其中经费进行估算，对其经济性进行评价。

4）投入与计划收效。根据电线防雷改造的目标及经费的预算，选取最佳改造方案，明确线路投入，对收效进行预期。

3.2 根据电压等级的不同，架设避雷线

提高输电线路的防雷功能，根据线路的电压等级，以及负荷性质与系统运行方式，并且要结合诸暨雷电活动的强弱，还要考虑到的重要因素就是诸暨的地形地貌。测量一下土壤中电阻率的大小，用比较经济的方式，选择合理的避雷形式。

1）35KV 线路不要选择全线都装配避雷线，可以在变电所进线的一段装配1 至2 米的避雷线就可以了。还要在雷电频发的地方装配避雷线，或者安装避雷器。

2）110KV 线路，要全线配置避雷线，并且在山区中要配备双避雷线，对于雷电活动少之又少的地区可以不配备避雷线。

3）对于220KV 电路应该全线路都要配备避雷线，应该对配备避雷线的输电线路，例如要特别注意杆塔上的避雷线和边导线构成的保护角。一般是采用二十至三十度的保护角度，并且要做好杆塔的接地工作。也就是根据不同土壤的电阻率的大小来决定不同杆塔的工频接地电阻采用什么型号。

需要注意的是，对于35KV 线路的配置的金属氧化物避雷器的一些技术参数。例如，持续运行电压的有效值不小于10.8KV；额定电压的有效值不小于51KV；直流Lma 参考电压不小于73KV 等等。

3.2 减小杆塔接地的电阻

减少杆塔的接地电阻可以实现雷击杆塔的时候使电位升高的程度较小。这个工作要与架设避雷线结合起来进行的。假若地网接地的阻值较大，我们可以采取增大地网型号或增大地网辐射线的措施。

3.3 配置耦合地线

在降低杆塔接地电阻比较困难的前提下，就需要架设耦合地线，即在导线的下方要再设置一条地线，目的是有效地加强避雷线与导线之间的耦合度，减少线路绝缘上的过大的电压。还可以起到分流和耦合的有效作用。从某种意义上提升了输电线路的抗雷击的能力。一定要注意设置耦合地线要在导线的下面，这是相当于缩短了杆塔的高度，也就降低了绕击率。

3.4 强化绝缘措施

强化绝缘措施可以采取不平衡的绝缘的方式，针对雷电活动比较活跃的地段，或者是大跨度和进线段，绝缘子片数就要相应地增加。因为该地区发生雷击的频率是比较大的，如果增加了绝缘子片数，就可以增大导线和避雷线的间距，达到加强绝缘的目的。

3.5 合理的选择线路的架设方向及配置避雷器

通过许多次实验，输电线路被雷击的部位大都集中在某个段落。因此，如果在设计的时候，能够抓住这些特征，采取措施躲开这些雷击活跃的地区，或者在架设线路的时候，能够把本段线路采取得力措施加以强化，就可以比较有效地避开雷击事故的发生。经过长期实践经验证明，那些易遭受雷击的区域主要是：山区的风口，顺风的峡谷、河谷等。再就是潮湿的盆地，例如铁塔周围的水库以及沼泽、鱼塘、灌木丛等。再是要注意土壤电阻突变地区，地质断层地块以及小河山谷等地方。还要注意地下水位较高或者地下有导电性矿产的地方。配置避雷器以后可以因为雷击产生的电压高于一定的辐值，为雷电提供了一个低阻抗的通路，将雷电泄放于大地，从而保障线路和设备的安全。

总之，与全国一样，诸暨的电力是带动经济及人们日常生活发展的强大动力。电力系统是社会各项事业不可缺少的重要组成部分。保证输电线路的畅通无阻、安全运行是非常重要的事情。输电线路受到不良因素影响程度较高的就是雷击事故的发生。特别是在雨季，雷电活动的频率非常频繁，输电线路被雷击的概率也就相应地增加。为了防止雷击给线路运行造成影响，做好防雷击措施是相当有必要的。差异化的防雷技术的应用为降低雷击的事故起到了非常大的作用。是目前降低雷击事故比较有效的措施与策略。

[1] 何泽斌：避雷器在架空输电线路上的应用研究[D].华南理工大学，2010 年

[2] 张军平：分析输电线路防雷性能时空差异化评估方法[J].大科技，2010（23）