摘要：随着电力建设的发展，电网面积在逐年扩张，逐渐覆盖包括山区在内的全国广大地区。目前，山区输电线路已成为国内电网的重要组成部分，但它们极易受至雷击的威胁，一旦发生事故，又难以及时抢修。为保证山区居民安全、连续用电，需要认真研究山区输电线路防雷相关问题，并寻找防范对策。
关键词：山区输电线路；防雷性能；问题；探讨
我国一个多山的国家，据统计，山地约占国土面积的43%。从陕北到贵州，从浙江到广西，从湖南到四川，各个省份都有大面积的山地，这是不以任何人意志为转移的客观存在，山区居民很难用上电，束缚了他们的生活方式，也制约了山区生产的发展。
数十年来，国家坚持不懈地推进电网建设，1978年全国电网覆盖率不足50%，一半的居民用不上电；2015年，我国已实现全国通电[1]。——山区电网的建设，一方面拉动了经济的发展，改善了山区居民的生活；另一方面，又让漫长的山区输电线路长年累月地暴露在复杂的野外环境中，增大了遭受输电线路雷害的风险。
一、雷击对于山区输电线路的危害
闪电属于一种自然放电，每次闪电都会产生持续时间极短、但幅值极高的电流。据研究，一次雷电会发生2～3次闪电，每次闪电间隔的时间大约为0.05秒，每次闪电持续的时间不足0.0001秒，但每次闪电电流的强度可以达到10000安培，甚至100000安培。——当雷电击中输电线路时，会在瞬间产生极高的过电压，导致继电保护动作使断路器跳闸，切断输电线路，造成停电；雷电的强大瞬间电流还可以烧毁、熔断、炸毁导线，破坏电力设备（目前供电系统内部普遍使用大容量设备与变频设备，受闪电瞬态过电压影响极易在瞬间出现超出稳定值的内部浪涌电压和浪涌电流），电流甚至可能侵入变电站，烧坏电力绝缘设备[2]。
二、山区输电线路防雷问题分析
（一）山区地形条件增大了雷击跳闸概率
闪电总是蜿蜒沿着积雨云中电阻最小的路径行进，直到电荷碰到地面上最突出的物体，而山区高度较高，更接近积雨云云底，同时又极易聚集电荷，因而容易遭遇雷击。此外，山区容易满足大气热力条件，只要遇到冷空气配合，便能形成对流不稳定层结，导致雷雨云剧增。据研究，位于坡度较大的山区上的输电线路与平原地区同类型输电路相比，绕击率要高出三倍以上。
（二）接地电阻在防雷实践中的表现无法满足要求
根据理论上的计算，当接地电阻达7欧姆时，交流500kV直线酒杯塔的耐雷水平可达176.7千安培，±500kV直流线塔的耐雷水平可达315千安培。但从接地电阻的防雷实践来看，却存在着一些问题：有些杆塔接地电阻过大，以致闪电瞬间电流无法通过地网进入地面，反而升高了塔顶电位，最后击穿了线路绝缘子；有些山区输电线路杆塔接地电阻上的降阻剂在多年风吹雨打下流失，腐蚀了接地电阻，导致阻值增大，而接地电阻阻值越大，耐雷水平越低。——当接地电阻阻值上升到30欧姆时，交流500kV直线酒杯塔的耐雷水平会下降到81.2千安培，±500kV直流线塔的耐雷水平会下降到167千安培[3]。
（三）运行维护不到位
山区输电线路长度一般超过100公里，跨山越岭，工作人员往往难以翻山越岭巡视线路，以致运行维护无法到位，增大了输电线路遭受雷害的风险；还有一些维护人员缺乏责任意识，专业能力不强，没有及时发现输电线路绝缘老化，或没有及时处理防雷角偏差，留下了安全隐患。
三、山区输电线路防雷对策
（一）优化山区输电线路建设
不谋全局者，不足以谋一事；不谋长远者，不足以谋一时。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆山区人烟稀少，生产力落后，可开采资源、能源不多，交通不便，且国家正在推进贫困山区整体移民扶贫；因此，必须考虑优化山区输电线路建设，适当缩短山区输电线路长度，有意识地放弃一些雷害多发区的输电线路。另一方面，要强化输电线路基础建设，尤其要加深接地电阻的埋深，确保水平接地体覆盖长度，做好每一个接头焊接，按照要求填土。要针对各山区的具体情况，采取降阻剂或接地模块，提高输电线路接地的安全性。——鉴于降阻剂会出现流失（还会腐蚀接地钢筋），可以考虑使用高效防腐型接地模块。接地模块是以导电非金属材料为主的接地体，适用于各种类型的土壤环境，接地体中导电材质的导电特性不受干湿度、高低温等季节变化的影响，可耐瞬间破坏性电流的冲击，不受季节影响，阻值可保持长期稳定。
（二）更换绝缘子
目前，许多山区输电线路使用的是P-15针式绝缘子、P-20针式绝缘子，它们的质量较差、抗雷击水平低。因此，可以考虑更换为支柱式绝缘子或瓷横担绝缘子。支柱式绝缘子具有很强的抗张强度与搞弯强度，可明显提高防雷水平，适用于绝缘线支撑，安装施工也比较方便[4]。瓷横担绝缘子采用实心瓷件，绝缘水平高、不会被雷电击穿、事故率低，而且瓷件易受风雨冲洗，具有良好的自洁性，减轻了更换与维修量。
（三）架设下耦合地线
鉴于山区输电线路地形复杂，维修困难，难以有效控制杆塔的接地电阻，可以考虑架设下耦合地线，在原导线下方再架设一根新的地线，可以避免雷电与导线产生耦合，降低瞬间过电压，同时还可以对雷电瞬间电流进行分流，提升输电线路耐雷击水平，降低绕击率。
（四）加强对输电线路的运行维护
维护人员必须加强对山区输电线路的定期巡视，要制定完善的雷害应急预案，一旦发生事故，及时投入抢修，尽量减少停电时间；要加强运行人员、维修人员的业务培训，提高他们的综合素质，确保思想上始终不松懈。同时，也要顾及到维护人保山的实际困难（工资少、待遇低，劳动强度大，工作辛苦），可以考虑引进无人机进行输电线路维护。——无人直升机可以空中悬停，能在人遥控下近距离对输电线路、杆塔、绝缘子、接地地阻进行巡视检测[5]；发生跳闸故障后，可以迅速到达现场进行故障查找，大大节省人力、物力。
此外，还可以考虑引入带电作业机器人进行输电线路维护工作。——早在上世纪80年代，日本九州电力株式会社便研发出了带电作业机器人，现在，他们已经有180多台带电作业机器人投入实际使用。目前，我国也研发出了三代带电作业机器人，它们已经可以胜任带电更换避雷器、清洗障碍、更换绝缘子等作业。——在山区输电线路上大量应用带电作业机器人，不仅让检修人员远离危险，而且将体力消耗下降为零，还可以提高防雷作业的效率。
结束语
山区输电线路防雷是一项复杂的系统工程，必须根据具体情况具体分析，因地制宜、因时制宜地寻找科学、合理的对策，并积极应用最新技术，降低雷害对输电线路造成的危害。
参考文献：
[1]张维佳,高峰,陈小建.线路避雷器配置方式对山区110 kV输电线路防雷性能影响研究[J].智慧电力,2018,46(04):82-86.
[2]陈萧霖,郝捷,武娜.山区110 kV线路防雷电过电压影响因素的仿真分析[J].电气自动化,2017,39(06):74-77.
[3]李嵩.山区输电线路耐雷水平影响因素研究及雷电监测技术应用[D].长沙理工大学,http://kns.cnki.net/kcms 2017.
[4]张雯.安徽六安山区段高压输电线路的防雷能力研究[D].华北电力大学(北京),https://doi.org/10.14149/j.cnki.ct.2017.
[5]侯丽霞,弓建新,定明进.山区输电线路雷击特性和导体消雷器防雷效果的分析[J].山西电力技术,2000(03):48-50.
论文作者:毛建武,马巫
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/26
标签：线路论文; 山区论文; 防雷论文; 绝缘子论文; 安培论文; 电阻论文; 过电压论文; 《电力设备》2018年第28期论文;