欧平吉
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摘要:因我国电力负荷中心与发电资源之间的距离比较远，特高压输电作为解决能源大范围配置的重要方法，在电网中占据着非常重要的位置，其安全性对于电网的安全可靠运行具有非常重要的意义。雷电绕击是影响特高压线路运行可靠性的重要因素｡鉴于此，本文就特高压输电线路雷电绕击影响因素及防护展开探讨，以期为相关工作起到参考作用｡
关键词:特高压；绕击；保护角；线路避雷器
1.特高压线路防雷电概况
输电线路防雷技术的应用，目的是降低雷电灾害对供电网的影响，提高供电网的可靠性，保证电网能够正常运行｡配电网防雷技术的原理是，采用金属标杆接地系统，将电网中雷电通过金属杆导入导地面，并且将电能较为均匀的分散，达到防雷电的目的｡输电线路的防雷应该是建立在原有防雷技术的基础之上，根据输电线路地区的地形气候来制定最终的防雷设计方案，将雷电的危害降低到最小，做到具体问题具体分析，不能将其他地方防雷成功的技术照搬照套，直接应用｡每个地方的条件各不相同，要结合当地实际，对现有的防雷电技术参考，针对地方的特殊情况，来进行针对性的防雷控制｡同时也可以根据雷电形成的条件，进行逆向防雷，形成雷电的区域条件､气候条件，在雷电多发区以及可能发生的区域进行重点防雷，提高防雷工作的效率，减少失误｡影响输电线路的因素是多样的，其中雷电是最为重要的影响因素，只有通过对线路进行防雷的设计，来提高输电线路的稳定｡
2.特高压线路雷电绕击影响因素分析
2.1运行电压直流特高压线路的绕击极性效应显著
原因在于自然界大部分地闪为负极性，负极性先导向导线附近时，正极性电压有助于导线上行先导的产生､发展，同时抑制避雷线表面先导的形成，从而导致正极导线更易遭受绕击｡交流特高压线路的绕击跳闸概率与工作电压相位有关，袁海燕等计算获得特高压示范工程ZMP2塔在不同相位下的绕击跳闸率(图1)｡
由图1可知，交流特高压线路在正半周工作电压下的绕击闪络率与无工作电压时相比的增量部分，比负半周工作电压下的绕击闪络率减少部分大得多，导致整体跳闸率的升高｡
图1 不同工作相位下交流特高压线路绕击跳闸率
2.2保护角
对于交流特高压线路，随着保护角增大，杆塔绕击跳闸率显著增加[4]｡采用负保护角或零保护角时，绕击跳闸率保持为0，保护角从5°增至20°时，跳闸率迅速增加4倍以上｡直流特高压线路对保护角的要求更为严苛，保护角为0时小幅值雷电流绕击概率依然存在，而当地线保护角为正时，绕击闪络率将随保护角增加而急剧增大｡缩比模型试验表明，随着保护角减小，总体绕击概率显著降低，当保护角为-5°时，绕击概率为0，由此可知需采用负保护角才能取得满意的防绕击性能｡
3.特高压输电线路防雷技术
3.1线路防雷技术
对输电线路进行防雷电改造｡首先，应该要明确雷电多发区域，可以通过电网反应的数据，针对因为雷电灾害导致的线路不稳定，出现跳闸短路的情况，并且形成规律性的雷电天气，并集中在这一片区域范围，那么对于这部分的线路要进行防雷改造｡其次利用地理知识以及大数据的方式，综合判断雷电发生的区域，潜伏区等，及时进行防雷改造｡
3.2防雷电设计
大多数情况下，位于山地或者较为空旷的地区，是雷电的高发区，线路很容易受到雷电的破坏｡针对雷区，应该制定更高标准的防雷方案，能够抵御强雷的干扰，通过继电保护以及重合闸提高防雷效果，在发生雷电时，切断重合闸，防止雷电引发电路的损坏，防雷电的设计，在根本上保障了线路的安全稳定运行｡
3.3断线保护技术
输电线路多为架空绝缘导线，具有较强的绝缘能力，发生雷电的路段多为线路被破坏的路段，掉落的输电线路，在雷雨天气下，经过与地面的接触，产生较为强烈的电能，造成线路的损坏｡并且线路间的接合处也是易引发雷电灾害的位置，接触部分因为安装时的疏忽，电能流经的区域并没有相应的保护层，在雷电天气下很容易就会引起线路短路｡针对上述情况，在进行线路防雷设计时，可以考虑在接合处安装防弧金具，金具中的弧线将线路的高压电进行放电，以此来避免雷电对线路接合处破坏，引起线路断线｡同时在绝缘线路下的绝缘钢架上要进行人工电弧续流，将雷电中的电能减弱，提高防电性能｡
4.特高压线路雷电绕击防护措施分析
4.1特高压线路绕击防护措施
适用性架空线路常用绕击防护措施有减小保护角､使用并联间隙､装设线路避雷器､装设杆塔侧针､安装耦合地线或旁路地线等，由于特高压线路的特殊性，并非所有防护措施均适用｡原因在于:①特高压线路输送功率大，一旦跳闸电网将被迫在短时间内进行大量备用投入，同时特高压线路往往是大区电网之间的联络线，对电网稳定性十分重要，因此特高压线路绕击防护的目标是尽量使绕击跳闸接近0｡并联间隙虽能保护绝缘子，但在不增加串长的情况下会增加线路跳闸率，不适合特高压线路｡②特高压线路塔高串长，电磁环境复杂，线路运维尚处于积累经验期，从运维角度而言线路结构越简单越好，因此架设耦合地线､旁路地线尽量不予使用｡综合考虑，减小保护角､使用线路避雷器､安装杆塔侧针对特高压线路绕击防护较为适用｡
4.2在线路架设的时候做好区域实践的调查
区域地形和地貌会影响到输电线路屏蔽系统的作用发挥，所以在地形地貌清楚认知的基础上，对具体的塔杆高度以及接地电阻等进行针对实践的分析和利用，这样，屏蔽系统的作用发挥会更加突出，输电线路的雷电绕击防护性能也会更加突出，其在雷电天气状况下的安全性会得到显著加强｡
4.3要做好计算
输电线路的接地电阻，其能够承受的雷电流的幅值等都在一定的范围内，如果超出了范围，线路的安全性必然会受到影响｡基于这样的考虑，通过模型设计确定计算公式，对相应的标准数值做科学性的计算，并在计算的基础上完善设计，保证设计的全面性､细节性｡整个输电线路的雷电绕击防护性能，因为设计有计算做基础，所以其性能优化的目标可以全面实现｡
4.4对超特高压输电线路雷电绕击防护性能的各项参数做明确和完善
雷电绕击防护性能的影响因素是多方面的，各项参数的科学性和准确性对其的影响十分显著，计算各项参数所需要维持的基本范围，然后在设计的时候正视参数的影响，一方面保证参数的项目完善性，另一方面保证参数的值域规范性，参数合理性得到保证，具体的线路雷电绕击防护性能也能得到强化｡总之，将塔杆高度做合理设计，对地线的标准做详细的规划，屏蔽系统会更加符合区域的要求，这样输电线路的雷电绕击防护性能会有明显的加强｡
结语：综上所述，雷电会对输电线路产生较大的破坏，雷电绕击更是会让预备的防雷设施形同虚设，所以在具体的输电线路防雷工作实践中，要对线路本身的雷电绕击防护特性进行分析，这样可以清楚地发现显露的防雷性能，在性能基础上对具体的防雷措施做布置，整个线路的防雷效果会有明显的提高，这对于线路安全具有十分重大的现实意义｡
参考文献:
[1]拓新路，杨博.特高压输电线路防雷技术探讨[J].电工文摘，2017(06):55-57.
[2]郭浩.特高压输电线路综合防雷技术[J].中国科技信息，2017(21):55+57.
论文作者:欧平吉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/16
标签：线路论文; 雷电论文; 防雷论文; 特高压论文; 防护论文; 电网论文; 地线论文; 《防护工程》2018年第30期论文;