架空输电线路雷击跳闸故障及防范措施

赵宏宇

摘要：目前常规的配网防雷措施都是从主网防雷措施中移植而来，虽然在一定程度上确实提高了配网的实际防雷能力，尤其是对于5～7kA小电流地闪具有良好的防控作用。但是在实际应用的过程中，配网毕竟与主网存在一定的区别，因此，导致配网转移的主网防雷措施很难发挥实际的作用。本文就架空输电线路所存在的雷击跳闸故障问题进行了相关分析，并在此基础上，结合实际情况给出了相应的防范对策，希望能够有效保障输电线路运行过程中的安全性和稳定性。

关键词：架空输电线路;雷击跳闸故障;防范对策

引言

由于架空输电线路长时间暴露在自然环境中，很容易受到外界自然因素的损害和影响。一旦架空输电线路遭受雷击，会严重影响整个线路的安全供电，因此相关电力部门应高度重视雷击危害，有针对性的采取措施，防止架空输电线路发生雷击跳闸，保障电网的供电可靠性和稳定性。

1输电线路受到雷击的危害分析

通常情况下，雷击类型的差异会对输电线路造成不同的故障问题，例如，雷电直击会引起输电线路的多相故障，而雷电的反击问题会导致下面几种输电路线故障：第一是1次跳闸致使连续杆塔产生闪络异常;第二呈现为三角形态的输电线路上方出现导线异常;第三是横向排序的中线出现异常等，而雷电的绕击一般会引起输电线路的单相故障。对于输电线路来说，雷电故障对其产生的危害性是比较大的，对于220kV输电线路来说，如果其遭到了雷电的击打，那么将会出现下述故障：其一是线路的跳闸故障;其二是设备的损坏故障;其三是绝缘子的闪络故障等，甚至严重的时候还会对人们的生命以及财产安全造成严重的威胁。如果输电线路的位置在农村山林区域，交通不便利使得其在发生雷击事故的时候会在很大程度上降低巡视线路和查找故障工作的效率。除此之外，雷电出现的时候往往伴随着比较大的风和雨等恶劣天气，因此，非常容易引起树木歪倒进而压倒输电线的故障，如果不能及时采取合理措施加以解决，那么将会造成比较严重的经济损失。

2架空输电线路的有效防雷措施

2.1架设避雷线

在架空输电线路中架设避雷线，可有效防止输电线路直接遭受雷击，减少流经输电线路的雷击电流，发挥输电线路的屏蔽和耦合作用，降低雷击输电线路时绝缘子串的电压，降低输电线路的感应电压，提高输电线路的安全性。通常情况下，输电线路的电压越高，通过架设避雷线防止雷击跳闸的效果越好，通过合理控制保护角，可发挥良好的避雷效果。例如，对500kV输电线路架设避雷线，设置20度左右的保护角，可有效减少500kV输电线路的雷击跳闸次数。另外，架空输电线路想要减少雷击跳闸事故，应设置角度较小的保护角，适当增加输电线路的杆塔高度，并且在架设避雷线时还要适当控制避雷线的位置和相邻之间的距离，从而提高输电线路的安全性。

2.2“堵塞型”防雷措施

①减小地线保护角。为降低线路雷电绕击跳闸率，新建220kV双回路垂直排列线路杆塔全高超过40m时，架空地线对各相线的最大保护角应从现行设计的20°左右降低到5°以下;500kV同塔双回路线路和大跨越塔应进一步降低架空地线对各相线的保护角应不大于0°。②架设旁路架空地线。架设旁路架空地线可有效防止500kV输电线路的侧面来雷绕击导线的情况。这种措施对于侧面来雷的情况效果非常好，如在山坡外侧架设旁路架空地线，则可拦截从侧面过来绕击。③增加复合绝缘子长度。考虑到复合绝缘子在电网的巨大使用量，为降低雷击闪络故障，对于多雷、强雷区新建线路以及塔窗口尺寸允许的老旧线路，应选用干弧距离较长的复合绝缘子，并在两端加装均压环。④安装塔头侧向避雷针。塔头侧向避雷针可安装在较易遭受绕击导线相所在横担上，如双回路杆塔中相横担、四回混压线路下层双回路的长横担上。侧向避雷针的保护范围为15～20m，线路实际运行经验表明，绕击多发生于杆塔两侧约30m范围内，因此侧向避雷针保护范围可达50%以上。⑤安装可控放电避雷针。由于线路弧垂使中间段保护角小于近杆塔段，加之杆塔位置也较高，绕击多发生在近杆塔段。可控放电避雷针主要用于山区保护易受雷电绕击的杆塔，但对于档距中央的保护有限。

2.3降低杆塔接地电阻

降低杆塔接地电阻是一种非常有效并且直接的防雷措施，如果杆塔接地电阻较大，输电线路在遭受雷击时，杆塔顶部电位过高，容易对输电线路产生雷电反击。对于土壤电阻率较低的岩石、高山等区域，架空输电线路要充分利用拉线或者杆塔基础等接地方式，降低输电线路的接地电阻;在土壤电阻率较高的区域，架空输电线路可采用物理接地、混合接地、外引接地、连续伸长接地、放射接地等多种方式，降低输电线路的接地电阻。同时，可以适当加长输电线路的接地极，在架空输电线路经常发生雷击跳闸的位置，增设耦合地线，充分发挥其耦合作用和分流作用，最大程度地降低输电线路杆塔位置的接地电阻，提高输电线路的安全性。另外，可以在架空输电线路的杆塔位置适当添加降阻剂，降阻剂可快速融入土壤中，扩大地面土壤分散電流的范围，减小杆塔位置的接地电阻，降阻剂可广泛的应用在一些山区的岩石地段和土壤电阻率较高的位置。

3配网防雷方案建议

由于架空配网线路防雷工作的特殊性，需要有针对性地考虑配网线路的结构特点和环境特点而采取适合的防雷措施，规避某些措施所带来的负面影响。配网防雷工作重点总结为三点：防雷击过电压、提高线路绝缘水平和提供良好泄放通道。防雷击过电压就是要防止线路绝缘子闪络产生工频续流从而跳闸或断线，良好品质的避雷器和良好的接地条件能够有效地泄放雷电流，防雷击过电压。同时近年来也涌现出一种叫波阻式防雷设备，这种设备不但能够提供良好的泄放通道，而且通过波阻器件在雷电流到达绝缘装置前进行削峰降陡，减小雷电流的危害。

架空配网防雷其中一个重要因素需突破配网线路设计的桎梏，大幅提高绝缘水平。在有限的空间进行增加绝缘子片数和使用绝缘导线的措施不能普遍的解决问题，并且提升绝缘水平幅度有限。另外可以在有限的空间上创造出更多空间，通过改造杆塔本身结构，例如用绝缘横担替代金属横担，从而加大电气绝缘距离，提高绝缘水平。对重点防护区域采用集合式产品进行综合改造，一方面大幅度提高防雷效果，另一方面杜绝了不同防雷设备生产质量优劣不一和设备简单叠加等缺点。

结语

对于架空输电线路来说，雷击跳闸故障会对其产生比较严重的危害，因此，必须采取合理措施实现对雷击故障的有效预防。为此，相关输电线路企业应该在综合考虑架空输电线路结构特点以及周围所具有环境特点的基础上，合理选择恰当的防雷措施，从而达到预期的防雷效果。

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