摘要：架空输电线路作为电能供应中的主要结构部分，其在实际运行中的安全稳定性，以及防雷策略实施的有效性，对于用电户的安全稳定用电，以及相关电气设备的应用安全性保障，产生了重要的影响。文中对架空输电线路雷击事故分析及对策进行了分析。
关键词：输电线路；雷击事故；防雷对策；雷击跳闸
1导言
架空输电线路作为电网的重要组成部分，架设路径大多为高山、旷野或丘陵，且基本采用高塔架设，大部分暴露在自然环境之中，极易受外界环境影响和破坏。通过近几年架空输电线路跳闸停电事故调研发现，雷击在输电线路跳闸事故中占较大比重，且大多难于防范。国内各地区电网在架空输电线路防雷实践应用中大多采用架空避雷线、装设避雷针等单一防雷措施，防雷效果有待进一步检验。有效筑牢架空输电线路防雷水平，减少雷击停电事故，确保输电线路安全稳定运行，具有重要意义。
2雷击事故统计分析
2.1雷击事故统计
某地区电网输电线路运行状况统计结果显示，引起线路跳闸的主要原因为雷击。如2016年35～220kV线路跳闸48条次，雷击跳闸为35次，占全年72.9%，2017年35～220kV线路跳闸31条次，雷击跳闸为14次，占全年跳闸45.16%，2018年35～220kV线路跳闸70条次，雷击跳闸为57次，占全年跳闸81.43%。
2.2雷击事故特点
2.2.1电压等级越低，雷击故障发生率越高
从表2可以发现近3年来35kV线路的雷击跳闸率、雷击跳闸次数均远高于其他电压等级线路，累积达94次，占88.68%。110kV线路雷击跳闸率、雷击跳闸次数次之，占9.43%。220kV线路雷击跳闸率、雷击跳闸次数最低，仅为2次，占1.89%。
2.2.2每年3—8月为雷击跳闸事故高发期
表1、图2表明2016年3—8月雷击跳闸次数占全年雷击跳闸的100%、2017年为92.86%、2018年为98.24%。
2.2.3雷击事故绝大部分为瞬时性故障，重合成功率极高
2016年雷击重合率100%，2017年雷击重合率100%，2018年雷击重合率91.23%。
2.2.4雷击事故导致的永久性故障主要表现为导线断线、跳线断线等
永久性雷击故障所占比例不高，但雷击断线的故障时有发生，如2018年该地区3—4月就发生2起雷击断线事故。
2.2.5绝大多数易遭雷击线路杆段位于山地(山顶、山腰)、农田
2016年山地雷击占50%、农田雷击占50%，2017年山地雷击占78.57%、农田雷击占21.43%，2018年山地雷击占66.67%、农田雷击占33.33%。
2.3雷击事故原因分析
2.3.1气候因素
从该地区专业气象台发布的气象数据信息可以了解到，2016年、2018年偶数年为“雷电大年”，3—8月雷电活动明显增强，2017年奇数年为“雷电小年”，雷电活动相比“雷电大年”较弱，这与3—8月为雷击跳闸高发期及2016年、2018年雷击跳闸次数远高于2017年雷击跳闸次数相吻合。另外，受城乡结合处冷热气流交汇影响，近3年来雷电多半在低山－丘陵区域集中出现，与绝大数易遭雷击线路杆段位于山地(山顶、山腰)、城郊区农田实际情况相符。
2.3.2平行线路少
雷击跳闸率较高的另一个原因是雷害严重区段线路多半为单回线路走廊，缺乏平行线路的屏蔽和分流作用。
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2.3.3缺乏有效的防雷手段
35kV线路雷击故障点大部分未装设避雷线、避雷针，且线路杆段又以高塔架设，暴露在山地(山顶、山腰)和旷野，暴露弧增大，线路遭受雷击事故概率随之增大。
2.3.4线路接地电阻高，耐雷水平低
通过对雷击事故较多的35kV、110kV输电线路近三年来的遥测电阻数值分析及接地引下线缺陷汇总发现，易遭雷击的架空线路多处接地引下线锈蚀达2/3以上，且接地电阻严重不合格。如2018年该地区同时段多次雷击跳闸的某35kV线路共有杆塔68基，其中接地电阻无穷大有13基，占全线的19.1%，接地电阻大于20Ω的有23基，占全线的33.8%，这与杆塔接地电阻高，耐雷水平低、易出现雷击反击跳闸情况相符。
3架空输电线路防雷对策
3.1选择合理的线路路径
选择合理的线路路径，可减少线路遭受雷击的概率，大幅降低雷击事故的发生率。突兀高耸的山脊、大片水域、金属矿藏、高雷暴日地区往往是雷电多发区域，选择线路路径时，应尽量避开这些区域。但是，不同路径的建设成本也不尽相同，因此需综合考虑。
3.2架设避雷线
架设避雷线是输电线路最基本、最有效的防雷措施。架设避雷线主要是避免雷电直接击打在导线上，降低雷击事故发生率，同时还具有减少雷电反击闪络发生的作用，具体原理为：分流减小流经杆塔的雷电流，降低塔顶电位；使导线产生藕合电压，减小线路绝缘子串两侧的电位差。
不同电压等级的输电线路，对避雷线配置的要求有所不同。设计规范规定，110kV输电线路宜沿全线架设地线，220kV～330kV输电线路应沿全线架设地线，500kV～750kV输电线路应沿全线架设双地线。同时，为了提高避雷线的屏蔽效果，减少雷电绕过避雷线击中导线的发生率,杆塔上避雷线对导线的保护角应满足设计规范7.0.14条的规定。
3.3加强线路绝缘
加强线路绝缘可以通过增加绝缘子串的片数来实现。线路绝缘水平的提高意味着引起反击闪络的塔顶允许电位值提高，所以线路绝缘水平的提高可以减少雷电反击闪络发生的概率。但是绝缘子片数增加受塔头电气间隙的限制，过多地增加绝缘子片数会导致直线杆塔水平档距减小，造成耐张杆塔外角侧跳线对塔身的安全距离不足。加大塔头设计尺寸可解决这些问题，但会增加建设成本，为此需慎重考虑。
3.4降低杆塔接地电阻
杆塔接地电阻直接影响塔顶电位，通过降低杆塔接地电阻可以提高输电线路的耐雷水平，减少雷电反击闪络的概率。另外，降低杆塔接地电阻还可以提高线路避雷器的泄流速度，有效发挥线路避雷器的防雷作用。可以说，“防雷在于接地”，降低杆塔接地电阻是输电线路防雷的重要措施，是防雷工作的重点。
传统的杆塔接地方案大多是采用水平敷设热镀锌圆钢或结合垂直接地角钢的方式，对于土壤电阻率高的杆塔位通过换土、使用化学降阻剂降低接地电阻值。但化学降阻剂容易腐蚀接地网、污染环境、降阻稳定性差，已被很多供电部门明文禁止使用。近年开发的非金属接地模块和石墨基柔性接地体等新型接地材料具有抗腐蚀、免维护、施工简单快捷、降阻稳定性好、效果显著等特点，已逐步获得推广运用。
3.5装设线路避雷器
常见的线路避雷器为金属氧化锌避雷器，分带串联间隙型和无间隙型两种。线路避雷器与导线绝缘子串并联安装，在工频电压下呈现很高的电阻，当线路导线遭到雷击时，传导至避雷器的雷击过电压一旦超过避雷器的启动电压，避雷器就会启动泄流，迅速地降低导线上的雷击过电压值，雷击过电压值下降至一定数值后避雷器又呈现高电阻状态，并停止泄流。因为避雷器的启动电压和雷击放电后的残压均低于绝缘子串的闪络电压，所以只要避雷器的泄流速度足够快、泄流持续时间足够短，就能保证绝缘子串不闪络，避免发生雷电绕击闪络现象。由此可见，安装线路避雷器是一种非常有效的防雷措施。但是，避雷器需要运行维护且价格较高，实际工程中一般是针对易遭受雷击的地段，安装适当数量的线路避雷器。
4结束语
总之，架空输电线路的防雷措施具有多样性和针对性，输电线路的防雷设计要认真做好调查分析工作，结合工程的实际情况，合理划分各区段的防护等级，差异化配置防雷措施，只有这样才能制定出技术可靠、经济合理的防雷保护方案，为电网安全运行保驾护航。
参考文献
[1]于刚，梁政平等.GB50545-2017110kV～750kV架空输电线路设计规范[S].北京:中国计划出版社,2017.
[2]吴永兵.浅析送电线路雷击的原因及其预防措施[J].今日科苑,2019(17):119.
论文作者:乐恩,周冲,俞迪
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/10
标签：线路论文; 杆塔论文; 避雷器论文; 防雷论文; 避雷线论文; 雷电论文; 电阻论文; 《当代电力文化》2019年第09期论文;