影响输电线路频发雷击的因素分析

陈夏伟

摘 要：输电线路作为构成电网网架的主要组成部份，近年来，由于地形地貌、气候、环境等因素，输电线路因雷击而导致保护动作、跳闸事故日益增多，在福建丘陵、沿海地区，输电线路跳闸总概率中，由雷击引起的次数占40% -70%，尤其在地形复杂的丘陵地区、雷电频繁活动且较强烈地段、土壤高电阻率的地质环境，因雷击输电线路而引起的跳闸率更高，这给社会带来了巨大的经济损失。

关键词：输电线路;雷击;因素分析

输电线路作为构成电网网架的主要组成部份，近年来，由于地形地貌、气候、环境等因素，输电线路因雷击而导致保护动作、跳闸事故日益增多，在福建丘陵、沿海地区，输电线路跳闸总概率中，由雷击引起的次数占40% -70%，随着电网的不断发展，输电线路在不同地区的分布范围不断扩大。输电线路分布区域中有些存在气候条件恶劣、环境复杂的地方，尤其在地形复杂的丘陵地区、雷电频繁活动且较强烈地段、土壤高电阻率的地质环境，因雷击输电线路而引起的跳闸率更高，这给社会带来了巨大的经济损失。因此，研究输电线路受雷击原因，并通过分析提出防范措施在当前已至关重要。

1.雷电活动强烈

山区地段由于地形起伏较大，气流活动特殊，会导致落地雷密度较平原地区为高。福建沿海大部分地区（80%以上）为山地丘陵，较多的森林植被被覆盖，雨水丰富，导致雷电活动频繁。福建沿海地区雷电日多达60-70个雷电日，个别地区达80以上。2010年其全省平均落雷密度为1.15次/平方公里，而福建省2010年全省平均落雷密度为2.00次/平方公里，是内陆省份的两倍，说明在雷击密度和强度是主要雷害因素。

2.山区、沿海线路地形条件不利

山区输电线路走廊因地形地貌限制、气候条件复杂、气流风向影响较大使得设计上需要兼顾多种因素的存在，有些因素无法在设计中兼顾到。这些不良因素日后都会影响和制约线路防雷设施发挥作用的主要原因。其不良后果主要如下：

一是纵深山谷导致气流运动复杂多变，雷击形态变化快，如保护角屏蔽效果降低，按击距理论分析上开放空间明显增大;暴露弧长明显增大，导线—大地回路之间的电磁感应加大，使绝缘子承受的反击电压明显增大。

二是倾斜山坡导致上边坡有利于减少绕击，而下边坡的倾斜面上导线过分暴露，保护角显著增大，绕击概率大大增加，使总体雷害明显加重;

三是沿海线路受气候条件限制，空气盐密度高、腐蚀严重，绝缘破坏强，耐压强度大大降低。

3.线路杆塔高度等参数

山区输电线路设计中某些参数普遍较大。如杆塔高度、跨越档距等参数将随之增大，带来主要问题包括：一是塔身电感增大，使反击电压增高;二是分流作用降低（含相邻杆塔的分流、雷击档距中央的分流）;三是档距不均匀，大档距导地线间闪络概率增加。这些不利因素的组合降低了防雷装置的总体性能，如果没有更低的接地电阻，更高的绝缘以及更好的屏蔽，就无法补偿诸多的防雷缺陷。但在实际设计中，大多没有采取相应的补强技术措施。根据以往作过相应的统计数据表明，大档转角（或耐张）杆雷击闪络概率最高（雷击闪络率比普通杆塔高50%-100%），其次是大档距直线杆塔（高20-30%），这些实际运行经验充分说明了地形因素带来线路设计参数上的薄弱点是确实存在的

4.土壤电阻率高

运行统计结果显示，杆塔雷击跳闸率与接地电阻有着直接的关系，表1显示的是某单位某110kV的统计数据，说明雷击闪络与接地电阻具有十分明确的对应关系。我公司输电线路大多地处高山，主要是岩层或夹带少量泥土，地形、地貌条件处于十分不利的状况。这些地区共同的特点是，表层以下不深处基本上都是高电阻率的岩石或风化石，电阻率一般达1000-2000欧米，有的达3000-5000欧米，而通常仅凭经验及目测估算不能准确判断电阻率。杆塔在这些地形接地电阻值大多达20-30欧以上，有的达50-60欧以上。一般改造措施很难取得好的效果。 虽然一些地段的杆塔经过特殊处理可以达到设计要求，但人工接地装置在运行中容易锈蚀破坏或遭外力损坏，使耐雷水平降低。因此必须始终保持接地装置的完好，才能维持较好的运行记录。

5.设计存在的缺陷

杆塔接地电阻设计值不合理。杆塔接地电阻是反映线路耐雷水平的重要参数，山区线路由于地形、地貌等各种不利条件影响，对降低杆塔接地电阻带来许多不良制约因素，如土壤电阻率高、覆盖土层薄、干燥等等。线路设计时，一般应根据耐雷水平的需要和具体地形条件提出相应接地射线长度和根数的要求，再估算出施工所达到的接地电阻参数。但是，几乎所有线路接地设计都没有做到这一要求，大多分几段测量出几个土壤电阻率数值，然后根据这一数据，设计出该段的几座杆塔的电阻设计上限，造成部分杆塔接地装置埋设方式均按此设计值进行设计，无法满足现场实际土壤电阻率数值，达不到防雷效果。

参考文献

[1] 黄伟超，何俊佳，陆佳政，等.实际雷电活动分布下的線路雷击跳闸率计算[J].高电压技术，2008

[2] 彭海涛.山区10kV配网架空线路差异化防雷策略研究[D].华南理工大学，2011.