摘要：输电线路防雷不仅是电力系统运行的重要保障，也对供电稳定性起着决定性作用，本文通过分析雷击故障类型，分析雷击故障原因及现有防雷技术，提出输电架空线路防雷运维管理工作，有利于进一步推动电网运行的稳定。
关键词：输电线路；防雷技术；运维管理
在社会用电大幅度增长的背景之下，输电电网的建设数量逐渐增加，为了实现对于输电线路的保护，我国电力企业纷纷加强了对于先进防雷技术的引入工作，使得雷击所造成的故障现象大幅度减少。
一、输电线路的雷击故障
雷云在运动或者放电的时候，会在高空当中形成断开回路，而输电线路会与雷云形成的回路产生静电感应。当雷云进行放电时，输电线路会受到放电现象的影响，而产生一定量的自由电荷，且自由电荷会以冲击波的形式向着输电线路的首尾两端移动，并最终导致输电线路出现雷电故障。一般来说，输电线路所遭遇雷击的形式不同，会产生不同的故障。其故障类型和故障原因主要包括以下几点。
（一）故障类型
输电线路的雷击故障类型基本可以分为两类：一是直击故障。当雷电击中输电线路的铁塔顶端或者避雷针的时候，雷电所造成的巨大电负荷会以一种分流的形式进入输电线路当中。有的电负荷会通过避雷针进入到输电线路当中，并在输电线路中流动。有的电负荷则会通过杆塔顶端进入地下，且在发生这一现象的时候，杆塔的接地电阻会对雷电进行阻拦，从而导致杆塔顶部的电压出现短时间内迅速增长的现象，当电压增长到某一特定的数额时，就会出现高位电压的情况。若杆塔顶端的高位电压差超过绝缘子串既定额度的50%时，就会导致绝缘子串出现闪络的情况。二是绕击故障。绕击故障指的是带有电压的雷云从输电线路附近经过时，其会与输电线路之间产生感应现象，从而导致输电线路在极短的时间内出现电压上涨的情况，并使得输电线路的电位增加。若输电线路电位和杆塔电位之间的差距达到某种程度时，就会使得绝缘子串当中出现电流，并最终引发雷电故障。一般来说，输电线路均会根据当地的气候情况设置不同规格的避雷线，所以绕击故障出现的理论概率相对较低。但从两种雷击故障类型的危害角度来看，绕击故障的危害程度要远远大于直击故障的危害程度。
（二）故障原因
2014年3月30日110kV西湖站110kV西黄乙线零序I段保护、距离I段保护动作跳闸，重合闸成功。故障测距1.9km,录波测距2.48km,故障相别B，经巡查，发现110kV西黄乙线N7塔B相合成绝缘子均压环破损、绝缘子有闪络痕迹，经短路电流计算及杆塔耐雷水平计算，判断为绕击。其参数如下：110kV西黄乙线N7型号为ZK1-65.6，铁塔所处地形为平地位置，导线型号为LGJX-300/40，地线型号GJ-50。N7塔绝缘子为FXBW4-110/100-1390，接地型号：BD7A，设计接地电阻15Ω，土壤电阻率320Ω.m ，B相保护角α为20度。
根据绕击故障分析，发生绕击的原因主要包括以下几点：一是线路保护角α的角度较高。从理论角度来看，当杆塔的高度≥40m时，线路保护角α的合理角度应当为8度，出现绕击故障的可能性不足0.2%。若线路保护角α的角度增加1度，绕击故障的发生概率就会增加0.25%。一般来说，为了确保输电线路的稳定运行，绝大多数输电线路保护角α的角度约为10度左右。因此，保护角过大发生绕击故障的频率相对较高。二是杆塔的高度较高。一般情况下，杆塔的高度越低，线路保护角α的角度就会越低，绕击故障发生的概率也会更低，反之则会增加绕击故障发生的概率。杆塔的高度达到35m以上时，每当杆塔高度增加1m左右，绕击故障发生的概率就会增加6.7%左右，而我市铁塔多为多回路杆塔，绝大多数的杆塔高度均高于35m。三是其他因素。除了上述的两点以外，其他客观因素的不同也会导致雷击概率有所不同，比如杆塔所在的地理位置、地势高度、土壤类型等均会对雷击概率形成一定的影响。
二、输电线路的防雷技术
（一）降低接地电阻
降低接地电阻是最为常见的一种防雷技术，将杆塔的接地电阻降低之后，能够在一定程度上降低雷电对于线路的冲击影响。电阻降低后，回路的电阻也会降低，从而使得绝缘子串能够承受塔顶的电压数额。
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（二）耦合接地线
尽管降低接地电阻具有较强的实用价值，但当杆塔所在位置存在一些特殊的地理因素时，很难通过降低接地电阻的方式实现对于雷电故障的预防。建设耦合接地线则能够达到较好的防雷效果。耦合接地线指的是在输电导线附近增加一条接地导线，并通过接地导线将雷击产生的电流传输至地下。耦合接地线的使用能够直接降低雷击所造成的高位电压，并将雷电携带的电流进行分流，从而达到提高输电线路防雷能力的作用。
（三）侧向避雷针
侧向避雷针的使用不仅降低直击故障的发生的概率，更能通过侧向避雷针进一步增强避雷线对于雷电的吸引程度，使得避雷线的使用效果增加。与其他的防雷技术相比，避雷针不仅具有实用性强的特点，且其建设成本和建设难度相对较低。在选择避雷针的时候，电力企业应当优先选择金属结构的避雷针。金属结构的避雷针不仅可以满足不同的电流冲击，而且具有很强的耐腐蚀能力，质量较高的全金属避雷针基本可以使用30年左右。
（四）安装避雷器
由于避雷线的架设，并不能有效的降低导线上的感应过电压，因此应安装避雷器，避雷器可以最大限度的将雷击产生的电流泻放到大地上，将过电压控制在一定的范围内，使输电设备及输电线路得到安全保障。
三、防雷设施的运维管理
输电线路的防雷工作对电网系统的整体安全稳定运行有着重要的意义，要想做好防雷工作，必须做到统筹兼顾，防治并举，挖掘现有防雷装置潜力，采用正确有效的方法和装置，真正把防雷工作作为输电线路运行维护的一项基础性工作做实做细，强化防雷工作在设备日常运行维护管理基础性作用，改善和提高输电线路防雷水平。
（一）专项巡查管理
运维班组应结合季节性气候，在雷击频繁的节气里，加强地线及杆塔的巡查工作，通过望远镜或无人机检查地线金具锈蚀及地线引下线的连接情况，及时更换老旧地线及加装引流线，提供良好的接地通道，避免因地线锈蚀严重或接地引线脱落或锈蚀严重等情况造成接地不良，影响杆塔整体耐雷水平。
（二）预试检测管理
电力企业要坚决落实对于防雷设施的试验工作，定期检查防雷设施的运行情况，并对不合格的防雷设施进行更换处理。一是地网的检测，根据自身所管辖范围的实际情况合理制定对于地网的运维管理的计划。首先，企业需要对运行时间达到10年以上的杆塔进行地网检查，重点查看地网的腐烂程度，若腐烂较为严重则要及时更换地网。其次，企业要对地网的接地电阻进行测量，时间间隔一般为两年一次；二是避雷器的检查，定期开展避雷器的检查，每年应对避雷器进行外观检查及红外测温，根据《电力设备预防性试验规程》规定：新投运的金属氧化锌避雷器，自投运后3个月进行一次交流泄漏电流的试验，之后，每半年进行一次。运行正常后，转入每年雷雨季节之前进行一次试验；
（三）检修维护管理
设备在野外恶劣天气运行，时常出现损坏或老化问题，因此，设备的好坏直接影响了线路的耐雷水平。一是更换老化或损坏的绝缘子，绝缘子在运行一段时间后会出现不同程度的老化，直接影响了绝缘子的耐雷水平，因此，对运行一段时间的绝缘子应抽检试验，检验绝缘子的绝缘性能，雷击损伤的绝缘子应及时更换；二是加装绝缘地线放电间隙装置，其地线绝缘子并联间隙在雷电先导和系统接地故障期间会击穿放电，间隙过大起不到防雷效果，间隙过小会导致间隙长期放电，甚至烧断地线，因此保障地线放电间隙，加装一块隔板；三是规范及使用各种防雷产品，统计及规划防雷布置，对经常发生雷击的雷区，合理设计及安装防雷装置，如加装氧化锌避雷器、加装绝缘子防雷保护间隙。
四、结语
综合来看，由于雷电现象具有一定的突发性特点，所以应用防雷技术是确保输电线路稳定性与安全性的一项必要措施。因此，电力企业要重视对于先进防雷技术和防雷理念的应用，切实提高输电线路的防雷能力。
参考文献：
[1]郭胜田, 郭田兴. 浅析220KV输电线路运行中的运维管理[J]. 工业b:00189-00189.
[2]徐志强. 浅析220kV输电线路运行中的运维管理[J]. 大科技, 2015(3).
论文作者:莫沛芬,陈国球
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：防雷论文; 杆塔论文; 线路论文; 故障论文; 绝缘子论文; 避雷针论文; 地线论文; 《电力设备》2018年第17期论文;