浅谈输电线路雷击掉闸分析及其防范措施

宋健

（山西大学，山西太原 030000）

浅谈输电线路雷击掉闸分析及其防范措施

宋健

（山西大学，山西太原 030000）

输电线路存在复杂运行环境和广阔覆盖范围以及涉及面广、点多，并且长时间暴露在野外露天环境中，如果出现设备故障对整个电网都会造成影响，输电线路中故障比例较高的是雷击跳闸故障，严重影响输电线路安全可靠的运行。本文分析了不同类型雷击故障以及出现的原因，同时也需要不断总结和研究防雷工作的经验和教训，提出以后处理雷击输电线路掉闸事故的要求以及重点，并且及时采取合理的解决措施，为电力企业以后深入研究输电线路雷击掉闸原分析防范措施奠定基础。

输电线路 雷击掉闸 防范措施

电力系统中输电线路是重要构成部分，随着不断发展社会经济，越来越严格要求输电线路供电安全性和可靠性，输电线路需长时间在自然环境中暴露，容易受到外界损害和影响，雷击是其中比较重要的影响。依据大量数据可以发现，高发跳闸区域中雷击故障大约占据线路运行总故障的50—70%，特别是高土壤电阻率、多雷、复杂地形的山区，严重影响电网运行可靠性和安全性，也更容易出现安全故障，造成巨大经济损失，所以，利用合理措施来降低输电线路跳闸次数，是保障可靠、安全运行电网的基础。

1　输电线路雷击类型

依据雷电形成过电压的物理原理，可以把雷电过电压分为直击雷击过电压和感应雷击过电压等两种。第一，感应雷击过电压实际上是线路附近地面被雷电击中，架空线路中因为存在电磁感应会形成三相导线感应过电压。第二，直击雷击过电压实际上是避雷线、杆塔、导线等被雷电击中形成的过电压。经过实践可以发现，对电力系统危害比较大的是直击雷击过电压，感应雷击过电压只是威胁和影响输电线路。依据不同雷击线路位置，又可以把直击雷击过电压分为雷击导线、绕过避雷线、雷击避雷线和杆塔等。第一，线路避雷线或者杆塔被雷击，需要依据雷击点阻抗雷电流来提高对地电位，如果出现雷击点电位差超过绝缘线路冲击放电的时候，会促使导线出现闪络现象，从而造成导线过电压。由于上述过程中具备高于导线的避雷线杆塔电位，也称之为反击。第二，绕过避雷线或者导线被雷电击中，会促使导线上出现过电压，这种属于绕击。

2　分析输电线路遭雷击掉闸原因

现阶段，分析输电线路雷击故障的时候主要包括线路绝缘运行情况、电流强度和保护角、线路有无架空地线、杆塔接地电阻等四个因素［1］。雷击输电线路导线的时候，导线上会出现高于额定线路电压的高电压，如果大于线路绝缘子耐压强度之后，线路出现闪络现象，线路出现掉闸问题。与此同时避雷线被雷击中，如果出现不好的线路接地电阻，泄漏雷击电流的时候，杆塔上出现高电压，促使线路掉闸和线路闪络。所以线路出现雷击故障的关键就是接地电阻大小。架空线路中绝缘子十分重要，是隔离杆塔和带电线路的关键，并且还能对导线进行固定。现阶段线路运行过程中主要就是合成绝缘子以及瓷质绝缘子。瓷质绝缘子具备容易出现污闪、表面亲水性、容易出现零值等特点，已经逐渐被取代，开始大量应用合成绝缘子。依据此在雷击线路的时候，影响雷击反击情况的就是绝缘子耐压水平，并且绝缘子实际运行情况是影响耐压水平的关键。避雷线也叫架空线路，避雷线的作用类似于在线路上每一点都安置等高避雷针。外侧导线和避雷线连接的垂直夹角是避雷线保护范围，也就是所说的保护角。绕击区和避雷线保护角之间存在正比关系，越大保护角，出现越大绕击区域，因此想要可靠保护就需越小的保护角。如果某电网使用小于70mm截面积的镀锌绞线当做避雷线，实际线路中需要在110kv同塔双回线路安置避雷线，一般存在30°保护角。架设避雷线可以在一定程度上避免绕击，雷电流主要就是直接被雷击的时候流入大地表面的电流，基于此会对线路是否掉闸造成极大影响。

3　输电线路雷击掉闸的应对措施

3.1降低接地电阻

经过大量实践可以发现，随着不断降低接地电阻会适当提高输电线路耐雷水平。依据实际规范需求来定期检测线路杆塔接地电阻，并且利用实际情况来确定容易被雷击区域，最大限度降低测试接地电阻的时间。每年雷雨季节的时候需要全部测试杆塔接地电阻，及时解决测试中的问题。接地网和接地极施工技术，检测新立杆塔的时候主要就是查看是否具备高于0.6m的设备埋深，是否出现虚焊等问题。运行输电线路的时候，还需要对是否出现不紧密连接、丢失接地螺栓、外漏埋入部分、损坏接地引线等现象，以便于保障可以良好连接接地网和避雷线。

3.2提高线路绝缘水平

由于在交流变电站中需要长期使用线路绝缘子，会降低设备绝缘性，如果降低或者失去设备绝缘子绝缘性的时候，会出现闪络问题，所以此时应该构建线路绝缘子台账，定期更换长时间运行的绝缘子，保证设备绝缘性能。如果出现特殊问题，可以考虑设计不同片数的同塔双回线路，假设出现雷击以后，片数少的绝缘子会先形成闪络，此时类似于避雷线，能够全面提高耐雷水平［2］。

3.3线路优化设计

设计新建110kv线路的时候，最大限度降低保护角，山顶或者山坡的杆塔需要应用负保护角。设计新建线路的时候，适当提高进出站避雷线程度，此外也可以适当利用全程假设避雷线的方式处理重要线路，能够合理降低部分线路塔高。如果线路中提高塔高位置，会降低屏蔽效应，出现比较大绕击区域，同时也会提高电感，促使全面提高流过杆塔的电压幅值，导致容易出现反击故障。所以，实际操作中可以适当降低雷击频繁区域的塔高。

3.4部分线路增设耦合地线

耦合地线实际上是加设在导线下的接地线，拥有较大耦合和分流的作用。在具备很高土壤电阻率的山区中，会提高接地电阻，基于此合理设置耦合接地线会极大程度上避免雷击故障。耦合接地线可以降低绝缘子承受电压和塔顶电位，从而达到降低故障的目的。但是因为不具备屏蔽作用，不会对绕击故障造成影响［3］。

3.5改造接地系统

依据国内接地和防雷规定来合理计算杆塔耐雷击的水平，设计过程中需合理确定避雷线耦合分流系数、线路杆塔尺寸，基于此需要增加接地电阻。某电力公司整治不合格接地电阻，改造接地系统中276根杆塔，并且及时对电网结构进行更换，提高接地网截面积、埋深深度，增加安全措施，促使降低接地电阻阻值，保证能够切实符合该区域设计需求。

3.6装设线路避雷器

线路避雷器运行的原理就是在线路中安装避雷器以后，如果雷击输电线路的时候，会促使雷电流形成分流作用，一部分电流经过杆塔流入大地，一部分经过避雷针流入大地附近杆塔，实际应用的时候大部分都是经过避雷器把雷击电流流入导线中，并且也能够及

············时传播到周围杆塔中。雷击电流在流过导线和避雷线的时候，因为导线之间具备一定电磁感应，会导致避雷线和导线中出现耦合分量，所以避雷线分流雷击电流远远低于避雷器中雷击电流的分流，上述方式会导致极大程度上提高导线电位，从而使得出现低于绝缘子串闪络电压的塔顶和导线间电位差，绝缘子不会出现闪络，此时输电线路避雷器中具备良好的钳电位作用，同时上述作用也是避雷器进行输电线路防雷的显著特征［4］。

3.7装设放电间隙

放电间隙实际上是在绝缘子串两侧并联金属电极，也被叫做弧角或者招弧角。如果雷击架空线路，放电间隙绝缘子串放电电压高于间隙冲击电压，因此需要首先进行放电，然后形成工频短路电弧。因为绝缘子长度高于放电间隙长度，所以一般在放电间隙上出现雷击闪络，也就说绝缘子表面可以利用工频电弧来并联保护绝缘子间隙，然后稳定燃烧并联间隙，电弧会被拉向远离故障的位置，可以避免灼烧绝缘子串，保证不损害绝缘子串，然后依据自动重合闸来切断电源，依据这种方式能够确保顺利运行线路。

4　结语

总之，综上所述，运行输电线路的时候，故障中影响最大的因素就是雷击故障，雷击活动不是固定的，会因为地质、气象、环境、地理等出现不同程度的输电线路雷击危害，基于此需要依据不同情况来对输电线路雷击故障实施不同的防雷措施，保证能够改变线路绝缘水平和减少杆塔接地电阻，并且以此作为基本防雷措施，从而达到有效提高输电线路防雷水平的目的，保证电力线路输电的安全性和可靠性。

［1］王绍琨，刘博.输电线路防雷整治［C］.第三届（2012）全国架空输电线路技术研讨会论文集，2012：2034-2036.

［2］胡元光.架空线路雷击故障点的查找［C］.第三届（2012）全国架空输电线路技术研讨会论文集，2012：2053-2057.

［3］徐奇功，霍倩岚，王小欢，等.线路避雷器在输电线路防雷中的应用［J］.科技致富向导，2011（14）：32，111.

［4］张强永，杨柳青，徐健，等.输电线路落雷识别监测系统安装中的问题和解决办法［J］.黑龙江气象，2015，32（2）：40-41.