高压输电线路雷电干扰成因及措施

黄中华

摘 要：随着电力建设在我国的快速发展，因此对高压输电线路供电可靠性要求也越来越高。高压输电线路通常情况下都暴露在野外，具有分布广、线路长等特点，很容易受气候与地形条件的影响，遭雷击的情况也时有发生。因此提高高压输电线路的防雷性能，提升高压线路的运行水平，是当下研究高压线路保护的重要工作。

关键词：高压输电线路;雷电干扰成因;措施

前言

如何减少雷击对线路设备及电网安全稳定运行所造成的危害是线路防雷工作重点，概述了输电线路雷电干扰的基本情况，并对输电线路雷电干扰进行了技术分析，对输电线路防雷措施问题进行了探讨，提出了输电线路综合防雷措施。

1 输电线路被雷电干扰的原因

对电气设备绝缘油破坏作用的电压都被称为过高压，地面建筑物和构筑物和电力系统内的设备遭受雷电感应或直接雷击时产生的过电压则被称为大气过电压，其能量来源于电力系统之外，因此又被称为外部过高压，外部过高压对输电线路影响非常大。雷电的出现有两种原因，一是雷云与地面物体间的放电现象，被称为地闪;二是雷云间的放电现象，这种被称为云闪。地闪对输电系统有严重的威胁，输电线路在遭受雷击后，其自身绝缘会被击穿，致使相与相或相与地之间的短路，又因为大部分的高压电网都是直接接地系统，当遭遇雷击后，线路会直接跳闸，影响电网的正常运行，对国民经济的发展造成严重破坏。为此，对雷电活动及其防护问题一直引起人们的关注。大多数雷云放电是发生在雷云之间，并且对地面没有直接影响，而雷云对地放电虽然占的比例不大，但一旦发生，就有可能带来较严重的危害。雷击输电线路造成开关跳闸停电，同时雷击线路产生的过电压沿线路侵入变电所，又是造成变电所主要电气设备绝缘损坏的主要因素。

2 高压输电线路雷电抗干扰措施

2.1防绕击雷避雷针的技术原理

当雷电云层形成时，云层与地面之间产生一个电场，此电场强度达到一定值时会使地面凸起部分或金属部件上开始出现电晕放电，当雷电云层内部形成一个下行先导时，雷电放电过程便开始了，下行先导电荷以阶梯形式向地面移动，下行先导携带着的电荷使地面建立起电场[1]。此时从地面的建筑物或物体产生一个上行的先导，此上行先导向上传播一直到与下行先导会合，此时，闪电电流便流过所形成的通道，地面上的其他建筑物可能会生成好几个上行先导与下行先导会合的第一个上行先导决定了雷击点的位置。而输电线路自控防绕击避雷针串联了小间隙，间隙的存在相当于在避雷针上串联了一个电容，在足够高的雷云场强下，小间隙两极积累电荷，当场强超过小间隙的击穿场强时将小间隙击穿，产生一个比普通避雷针更快的上行先导，因而能够比普通避雷针更加容易吸引雷击。

2.2降低杆塔的接地电阻

杆塔接地电阻是影响塔顶电位的重要参数，对于一般高度的杆塔，当杆塔型号、尺寸与绝缘子型号和数量确定后，降低杆塔接地电阻对提高架空送电线路耐雷水平、减少反击概率是非常有效的[2]。当杆塔型式、尺寸和绝缘子型式、数量确定后，影响线路反击耐雷水平的主要因素则是杆塔接地电阻的阻值。各种电压等级，线路耐雷水平均随杆塔接地电阻的增加而降低。依据雷电流幅值累计概率分布的固有特点：低幅值雷电流出现的概率明显大于高幅值雷电流出现的概率。由此可知，随着系统标称电压的提高，杆塔接地电阻的作用将变得更加重要。根据不同的地形、土质，采取不同的改造接地网的技术方法，可有效降低所改造杆塔的接地电阻。实践证明，改造接地电阻是很有效的防雷改进措施。

2.3防绕击避雷针的设计

针对实践中的绕击特点，在采取防绕击措施时，应当充分考虑以下几个方面的问题：耐雷水平远高于实际雷电活动强度的接地体设计过程中，可通过高空拦截方式，以保证其不进入到接地体绕击区范围之内;第二，针对那些需要防止反击和绕击的接地体，可通过降低雷电先导，对接地体闪击高度进行准确定位。同时，在接地体的相应面可以安装一些接闪设备，比如在线路杆塔的侧面位置安装防绕击全屏蔽防雷装置，并以此对进入到接地体侧面却屏蔽实效的雷电先导实施防绕击;地线上也可以装设相应避雷针，这对直击雷、反击雷的防范具有非常重要的作用[3]。

避雷针的拦截效率与被保护结构、雷电通道、极性以及电荷分布和先导电位、避雷针的数量、大气条件等因素具有非常密切的关系。一般而言，大气条件的影响主要表现在空气温度、适当越高，所布设的避雷针设备保护效果就越不明显;同时放电定位高度越大，避雷针的拦截范围也就会随之增大，保护范围也会随之增大。基于以上分析，笔者认为实践中应当注意一下几个方面的问题：首先超过雷电先导定位高度所布设的避雷针等设备，难以对避雷针下方先导的接地体闪击进行有效防范，基于此，建议在接地体的侧面适当位置安装一些接闪针。其次，不同方位避雷针出现定位迎面先导的方位也存在着一定的差异性。比如垂直方向上的避雷针比较容易实现接闪高空，因此最好不要将其安装在输电线路上，特别是已经布设避雷线的输电线路，以免将高幅值雷云引到输电杆塔之上，造成严重后。同时，可在杆塔上安装适当的侧面接闪针，这样可以有效防范其进入到杆塔侧面的避雷线屏蔽实效区，引发低空雷电先导问题，并对避雷线屏蔽不足問题进行弥补。再次，可有效防止高空和高幅值先导对接地体造成直击，同时这也是高建筑结构防雷作业的关键所在。对于搞建筑结构顶端而言，一定要严格按照要求安装相应的雷电接闪设备，没有必要必须将高空大范围的雷云全部吸引过来。对于周围较空旷区域的超高建筑结构而言，实践中为有效防范低空小雷电先导绕击问题，建议在建筑结构的中部位置安装适量的侧向防绕接闪设备。

2.4装设自动重合闸

众所周知，山区的输电线路，特别是架设在雷电活动频繁的山上的线路，线路雷击跳闸是不可避免的，重合闸装置是则不失为线路防雷的好办法。这样可提高重合闸装置动作的可靠性，有效地保证雷击跳闸后的供电可靠性。双回线路雷击同时跳闸次数约占总雷击跳闸的70%，为此应尽量减小雷电反击造成的同塔双回线路同时跳闸率（雷电绕击因雷电流较小，一般不造成双回线路跳闸），可在原有的同塔双回线路杆塔上采用不平衡绝缘方式，即在其中一回线路中增加2片绝缘子，来提高该回线路的耐雷水平，而另一回线路保持原有绝缘水平不变。这样，雷击杆塔时弱绝缘的一回线路先闪络，闪络后的导线又相当于地线，增加了对强绝缘回路导线的耦合作用，使其不跳闸。

总结

线路遭雷击是不可避免的，如何减少雷击对线路设备及电网安全稳定运行所造成的危害是线路防雷工作的重点。加强对线路雷击的分析，通过对运行线路所经过地区雷电活动的观察测，累计雷暴日、年平均落雷密度、气象条件、雷电反击和绕击跳闸率、雷击部位、接地电阻、边导线保护角等基础资料，开展线路雷击跳闸的调查、统计、分析，为线路的设计、技术改造提供技术依据，同事不断探索防雷技术手段，大力推广行之有效的防雷措施，使雷电对电网造成的危害降到最小。

参考文献：

[1]何大勇.高压输电线路的绝缘配置以及防雷保护分析[J].科技经济导刊，2017，（30）：47+45.

[2]郭明伟.试论高压输电线路综合防雷措施的研究与应用[J].科技风，2017，（19）：173.

[3]李艳飞.高压输电线路的防雷保护及其绝缘配合探究[J].无线互联科技，2017，（19）：8-9.

（国网四川省电力公司宜宾供电公司，四川 宜宾644000）