(西双版纳供电局 云南景洪 666100)
摘要：本文针对版纳地区110kV及以上输电线路遭受雷击的相关特征进行了统计分析，同时对多年来防雷工作中的不足进行了总结，并结合实际情况提出了一系列防雷应对措施。
关键词：输电线路防雷分析总结应对措施
版纳地区110kV及以上输电线路历年跳闸的主要原因是因雷击所致，占全部跳闸总数80%以上，为了更好地开展输电线路防雷治理工作，保障电网安全稳定运行，分析110kV及以上输电线路雷击特征，总结防雷工作中存在的不足，探讨防雷应对措施是十分有必要的。
1雷击输电线路特征分析
1.1输电线路遭受雷击跳闸高峰期相对集中
版纳片区输电线路上半年雷击跳闸频繁期主要集中于5月，下半年主要集中于7-8月，根据近5年雷击跳闸情况统计，这三个月的跳闸次数约占全年跳闸总数的70%。这一数据与版纳地区气候特点相吻合，05月是版纳地区雨季的开端，07-08月是雨季的爆发期。通过对比分析还发现，输电线路雷击跳闸频率与地闪密度及雷电流幅值密切相关。
1.3输电线路遭受雷击的区域比较集中
根据输电线路雷击跳闸杆塔所在位置进行统计，勐腊区域线路跳闸占比约50%，主要是途径藤蔑山及其附近的线路，该地方雷暴日多、微气象天气多，是防雷治理的重点；勐海区域线路跳闸约占25%，主要是途径勐遮镇的相关线路，其地带处于高海拔位置，且地下存在矿产物；景洪区域跳闸约占25%，主要是途径大渡岗区域的线路，其地段大风垭口多、雷雨天气密集。
2防雷工作中不足
2.1防雷分析不深入
作为输电线路专业管理部门，未注重输电线路雷击跳闸分析与总结，线路跳闸分析报告没有结合现场地形地貌、气候特点、落雷密度、雷电流幅值等进行有针对性的分析，对于易遭雷击的线路杆塔，未充分运用线路防雷原理和防雷基本知识分析雷击故障原因、类别及提出有针对性的改进措施。输电线路防雷年度总结分析深度欠缺，对下一年提出的防雷技术措施不具体。对于雷击跳闸频繁的线路，未进行专题讨论分析，也未编制专项防雷治理方案。
2.2防雷技改工作滞后
输电线路防雷技术改造措施实施滞后，5-10月属于版纳地区的雷雨季节，也是线路雷击跳闸的频繁期，只要能控制住这一时期的雷击跳闸条次，便能降低全年线路跳闸率。然而，截止5月底杆塔接地电阻改造工作还未开始实施，接地网开挖检查其接地体锈蚀程度通常在10月才能完工，安装线路氧化锌避雷器及接闪器一直持续至11月份。未能在05月前完成相关防雷技术改造工作，错过了控制雷击跳闸的最佳时期。
2.3防雷缺乏连贯性
输电线路防雷没有一个系统性的长期规划，未将总体目标与阶段性技术攻关相结合。未充分认识输电线路防雷的长期性和复杂性，在雷害较少的时期，未抓住这一间歇期进行部署与调整，反而减缓了对防雷技改措施的实施力度，从而致使输电线路防雷效果时好时坏。防雷进程中，考虑不周，未做到举一反三，往往只针对某一条线路进行防雷改造，而没有针对同一问题全覆盖至所有线路。
2.4防雷措施单一
输电线路防雷措施比较单一，往往只对某一条线路进行接地网改造，或对某一条线路安装氧化锌避雷器，对已采取措施的防雷效果也未进行对比分析与评价。线路防雷未形成一个综合防雷治理的工作思路，对新的防雷技术措施学习不足。
2.5防雷思维有局限性
输电线路防雷思想保守，仅仅将输电线路防雷局限于线路运维阶段，未结合设备全生命周期管理将线路防雷关口前移，未将输电线路专业方面的反措、技术导则及典型设备事故事件融入至新建线路的规划与可研阶段。在输电线路设计审查阶段，也未根据对新建线路的路径走向和地理位置，结合版纳线路运行经验，提出可行防雷技术建议。
3应对措施
输电线路防雷是一个系统工程，既要全面兼顾，又要局部有侧重点的实施，防雷治理具有其长期性和复杂性。因此，输电线路防雷应对措施应全方位、深层次地探讨，以提高综合防雷技术水平。
3.1注重输电线路防雷总结
3.1.1注重雷击跳闸分析
输电线路跳闸分析技术报告，应做到一次跳闸一次分析，分析报告应涵盖线路运行概况、跳闸原因分析、现场巡视结果及下一步改进措施，并经线路运行分析会讨论认定。对于恶性跳闸事故，如连跳多次或重合闸不成功，还应组织专题分析，进行技术论证，确保原因分析透彻，做到举一反三，全面落实措施整改。对于因恶劣气候导致的一系列线路跳闸，如电母台风等，应专题分析，逐步探索相关技术措施以减少雷害灾难。线路年度跳闸分析应全面具体，确定跳闸的主要因素，评价防雷措施的实效性，分析指标完成情况，并提出下一年的防雷技术措施。
3.1.2注重线路防雷特征总结
根据全年输电线路防雷情况进行详细的统计分析与归纳，不断探索防雷规律。分析防雷技改措施实施后的成效，开展后评价，为下一步防雷工作提供技术支撑；对比不同防雷装置的实效与不足，不断优选技术可控的装置；回顾梳理线路雷区划分的准确性，动态调整雷害状态区。从线路路径区域、电压等级、季节月份、气候特点、地闪密度、雷电流幅值等统计线路雷击跳闸情况，多维度地归纳雷击线路相关特征。
3.2综合开展线路防雷工作
3.2.1注重防范雷害故障
3.2.1.1准确划分线路雷区
划分线路多雷区、强雷区、重雷区是输电线路防雷管控的一项基础工作，准确地划分输电线路易遭雷击点或区段，是有效开展防雷的先决条件。在线路日常运维过程中，应根据线路杆塔所处位置的地形地貌，地下压覆矿产物、地闪密度、土壤电阻率等，持续开展线路雷区排查，并结合版纳地区历年运行经验，确定防雷重点杆位和区段。版纳属热带雨林地区，地形复杂，微气象、微地形较为突出，应将线路经过的冰雹区、大风垭口、峡谷地带作为防雷重点。另外，日常巡视还应注意线路保护区环境变化情况，版纳地区橡胶树及芒果树轮换翻种、开挖水库养鱼等较为突出，应动态调整线路防雷区段。5月、7-8月属于版纳地区防雷攻坚期，应重点检查雷区杆塔接地网外力破坏状况，做到及时发现、及时修复。
3.2.1.2开展杆塔接地网开挖检查
接地网腐蚀程度检查是输电线路防雷必不可少一项检测工作，杆塔四周敷设的接地钢筋截面减小，将不利于导泄雷电流，易造成线路反击跳闸。版纳地区雨水充足、相对湿度大，接地网腐蚀较快，应逐年滚动开展接地网腐蚀程度检查，及时实施技术改造，避免发生有人为责任的雷击跳闸事故事件。为了确保接地网开挖检查持续有序开展，应编制线路杆塔接地网开挖检查滚动计划，每年适时修订，并作为年度生产作业计划编制的依据。
3.2.1.3开展雷区线路金具检查
线路在运状态时，开展线路登塔检查，检查金具磨损、锈蚀、螺栓松动、销子缺失、挂线板及塔材弯曲变形等。对于检查难度较大的电气部位，可以借助多旋翼无人机、、经纬仪、红外测温仪等进行检查。线路停电检修消缺时，同步开展电气部分螺栓紧固与修补，包含耐张线夹引流巴掌、悬垂线夹、T型线夹、换位塔设备线夹，防震锤等。故障巡视时，需检查故障点绝缘子闪络程度、导线及金具损伤情况、避雷线断股根数，还应对相邻杆塔避雷线的悬垂线夹进行打开检查，以防遗漏。根据版纳地区雷击线路特征，应在5月份前对雷区线路金具完成一次登塔检查，5-8月份应对雷区重要跨越，如跨越公路、铁路、、人口密集地段、风景名胜区杆塔金具连接点进行红外测温，如条件允许，可对压接管进行X光检测。
3.2.1.4开展避雷器专项检测
对避雷器开展周期性红外测温，及时了解避雷器的运行状态，同时结合线路停电之际，开展避雷器绝缘电阻测试，对同一批次避雷器还应按比例拆卸送电力试验研究院抽检。线路在运时，可登塔检查避雷器本体外观是否良好，与间隙的连接是否牢靠，计数器运转是否正常，并记录指针数字，作为避雷器防雷效果的评估依据。版纳地区曾发生过避雷器本体连接处脱落，应结合线路检修之际进行排查与处理。
3.2.2抓好雷区技术改造工作
3.2.2.1及时开展接地电阻检测及改造
雨季前应完成杆塔接地电阻检测，避免雨季期间测量误差大影响其结果的准确性，并及时完成接地网改造，最大限度地保证本年度线路防雷取得成效。杆塔接地电阻测量值应考虑其季节系数，同时还应测量杆位土壤电阻率，为技术改造提供充分的依据，不允许未经现场勘查便将原设计值作为改造目标值。若对使用钳形表测量的结果产生疑虑，可使用接地摇表对测量结果进行现场复核。根据测量结果编制年度杆塔接地网改造专项方案，尽量在05月份前实施完成。
3.2.2.2及时安装线路防雷装置
对于需安装防雷装置的线路杆塔，班组应进行技术讨论，充分论证防雷装置安装选点是否合理，安装相序是否正确，并根据防雷技术导则选择技术参数符合要求的防雷装置。若选用避雷器，应选择带间隙的避雷器，带串联间隙的避雷器将所承受的电压限制在一个很低的范围，带空气间隙的避雷器本体没有运行电压，因此可延长避雷器的寿命。防雷装置应尽量确保在05月前全部安装完成，最大程度地降低当年线路雷击跳闸率。
3.2.2.3及时更换不合格绝缘子
梳理统计雷区线路零值绝缘子、闪络绝缘子、自曝绝缘子或其它低值绝缘子，酌情考虑线路停电消缺或带电处理，争取在05月前完成检修更换。有损伤的绝缘子在运行中再次遭到雷击时，有可能造成恶性事故，因此应重视低值绝缘子的更换处理工作。瓷质绝缘子容易发生雷击掉串掉线，应周期性地开展零值带电检测工作，同时逐步更换为玻璃绝缘子，优先考虑重要跨越区段。
3.2.3编制输电线路防雷规划
3.2.3.1编制输电线路3年防雷工作规划
为了保障输电线路防雷工作的连贯性，应制定输电线路防雷3年规划，提出防雷投资的指标要求，降低雷击跳闸率的目标要求，防雷技改项目进度计划要求以及人员防雷技术培训要求，并列出相应的考评手段。通过制定防雷规划，确保每年均能按要求主动开展输电线路防雷技改，不断提升设备的完好率，逐步夯实防雷基础管理，稳步提升防雷技术水平。根据版纳地区输电线路雷击情况，还应制定《110kV输电线路未来3年防雷规划》作为整体规划的补充，以进一步加强110kV输电线路防雷力度。
3.2.3.2编制重点线路防雷治理专项方案
对于雷击跳闸频次较高的线路，或防雷困难较大的线路，或发生恶性跳闸事故的线路，应成立线路防雷攻关课题组，编制防雷专项方案，逐步减少线路跳闸次数。针对版纳地区雷击输电线路特征，可编写《勐海片区110kV输电线路防雷专项治理方案》、《景洪片区110kV输电线路防雷专项治理方案》、《勐腊片区110kV输电线路防雷专项治理方案》，从而集中力量治理110kV输电线路防雷。
3.2.4严控同杆塔多回线路同跳
目前，版纳片区输电线路尚未发生220-500kV同塔多回线路雷击同跳，鉴于110kV同塔多回输电线路同跳主要是由于雷电反击引起，运维过程中应加强对线路防反击措施的研讨，提升杆塔反击耐雷水平。对于年度运行方式的关键重点线路110kV景城Ⅰ回线和110kV景城Ⅱ回线，同塔双回，虽然未曾发生过同塔双回线路同跳情况，但如果同跳可引起三级及以上事件，应综合线路重要性、雷电活动情况、运行经验、技术经济比较、实施难度等因素，编制线路差异化防雷改造方案。
针对110kV同塔多回输电线路投运后曾发生过雷击同跳的杆塔，宜在该塔及前后各一基塔选择一回线路安装线路避雷器。采用平衡绝缘配置的110kV同塔多回输电线路，在确保塔头间隙满足要求的前提下，现场可结合实际情况增加某一回或几回线路的绝缘子片数或复合绝缘子长度。通过接地网改造等方式降低同塔多回线路杆塔的接地电阻，杆塔接地电阻宜在《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》（GB50064-2014）所明确的要求基础上适当减小，土壤电阻率高于2000Ω?m的地区应不高于20Ω；土壤电阻率低于或等于2000Ω?m的地区应不高于10Ω。
3.2.5探索输电线路防雷新措施
探索防雷新措施有助于进一步降低输电线路雷害故障，在版纳片区，接地网改造可尝试使用石墨接地材料，结合现场实践应用高精度磁场探测系统，创新接地网腐蚀程度检测方式，逐步取代传统大开挖，避免破坏生态环境及水土流失。对于自主研制的实用新型专利《双S形双螺孔防沉降压接式杆塔接地引下线的研制》，宜在新建线路及大修技改项目逐步推广。
3.2.6防雷措施的综合选择
当雷击线路杆塔后，雷电流瞬间通过杆塔入地，地电位和塔顶电位随之升高，塔顶电位为
根据版纳地区防雷实际情况，同步结合上式可知，降低杆塔接地电阻是防止线路反击最基本的措施；加装可控避雷针，降低雷电流幅值是线路防反击的一般措施；加强线路绝缘，提高50%闪络电压，从而提高耐雷水平是防反击的辅助措施。对于反击跳闸应优先考虑杆塔接地网改造，其次是加装避雷针，也可进行少许强化线路绝缘措施。另外，架空线路改用电缆也是防直击的一种参考措施。
输电线路发生绕击具备的两个基本条件是地形和气流。地形是发生绕击的先决条件，气流使集中电荷产生移动；集中电荷的分布和移动随气流的变化而变化，集中电荷的移动称之为集中电荷飘移，集中电荷飘移方向确定了雷电先导的发展方向。因此，集中电荷飘移是导致输电线路发生绕击的重要原因。
根据版纳地区防雷实践经验，要减少输电线路绕击跳闸，加装线路氧化锌避雷器是防止线路绕击跳闸最主要、最有效的措施；减小保护角或采用负保护角是防绕击的一项重要措施；加装可控避雷针和防绕击侧针也是防绕击的一种选择。
4注重新建线路防雷设计
新建线路规划设计阶段应注重防雷设计，在可研及设计审查阶段，线路专业管理部门应提出运规、反措、技术监督、装配技术导则及防雷技术导则的相关技术要求，并结合版纳片区运行经验对输电线路防雷设计作进一步补充。
在设计图纸初审阶段，应根据当地运行经验，建议新建线路路径走向尽量避过重雷区，如必须经过雷区，应考虑降低杆塔呼高、增加绝缘子片数、降低杆塔接地电阻等措施。另外，可根据现场实际情况，考虑使用直线耐张塔，进一步减小雷击事故范围。
杆塔应采用典设塔型，并校核防雷保护角，单避雷线一般不大于30°，双避雷线可为20°以下，500kV一般不大于15°。另外，也可考虑在横担塔材上预留防雷装置安装挂孔。
接地装置型式，设计阶段应优先考虑镀锌圆钢作为接地射线材料进行敷设，因为版纳片区雨水充足、土壤潮湿，易发生化学腐蚀，如已采用过的电解离子接地体、接地模块、降阻剂等方式，实施效果均不好。
对于大跨越杆塔，由于杆塔较高，造成雷击概率增加，且事故后不易修复，因此需在设计阶段考虑防雷强化措施：（1）增加绝缘子片数；（2）减小避雷线对边相导线的保护角；（3）减小接地电阻。
对于同塔双回线路应采用差绝缘配置，设计阶段可考虑一回线比另一回线路的绝缘子片数多1-2片。同时杆塔接地电阻最好设计为10Ω，因为只有这样才能提高线路的耐雷水平，有效地限制雷击跳闸率，从而保证电网安全可靠运行。
对于出线侧1-2km线路，应考虑将杆塔工频接地电阻降低至4欧，以便迅速导泄雷电流，降低可能入侵发电厂、变电站的雷电波，保护厂站内设备不受损坏。
5小结
输电线路防雷是一项长期而复杂工作，需要我们在实践工作中积极探索雷击线路的特征，不断积累线路防雷经验，主动推进综合防雷应对措施，归纳总结有效的防雷途径，开拓创新防雷视野，不断提升输电线路防雷技术水平，保证电网安全稳定运行。
参考文献：
[1]王清葵.送电线路运行和检修［M］.北京：中国电力出版社，2003
[2]孟遂民孔伟唐波编著.架空输电线路设计（第二版）［M］.北京：中国电力出版社，2015
[3]国家电网公司人力资源部组编.输电线路运行（下）［M］.北京：中国电力出版社，2010
[4]《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》［M］.北京：中国计划出版社，2014
[5]《电力设备过电压保护设计技术规程》［M］.北京：水利水电出版社，1979
[6]中国电力企业联合会主编.110-750kV架空输电线路施工及验收规范［M］.中国计划出版社，2014
论文作者:严志超
论文发表刊物:《河南电力》2018年14期
论文发表时间:2018/12/29
标签：线路论文; 防雷论文; 版纳论文; 杆塔论文; 避雷器论文; 绝缘子论文; 措施论文; 《河南电力》2018年14期论文;