摘要：输电线路作为构成电网网架的主要组成部份，近年来，由于地形地貌、气候、环境等因素，输电线路因雷击而导致保护动作、跳闸事故日益增多，在福建丘陵、沿海地区，输电线路跳闸总概率中，由雷击引起的次数占40% -70%，尤其在地形复杂的丘陵地区、雷电频繁活动且较强烈地段、土壤高电阻率的地质环境，因雷击输电线路而引起的跳闸率更高，这给社会带来了巨大的经济损失。因此，研究输电线路受雷击原因，并通过分析提出防范措施在当前已至关重要。本文分析了输电线路遭雷击的特点，结合运行经验，就近几年输电线路防雷中的一些问题作了分析，并提出一些差异化解决方法和设想。
关键词：输电线路 防雷 差异化设计
1 对输电线路发生雷击的影响因素分析
1.1线路杆塔高度参数
在设计输电线路时必须对部分精确的参数值进行关注，避免产生较大的参数值误差，否则易在铺设线路时容易产生以下问题：塔身电感和电流程度加大，反击电流以及电压减少；由于相邻杆塔分流，会降低分流作用；若线路之间间距差异较大，会提升导线的闪烁程度。
1.2地形条件不利
地形、气候等都会对输电线路设计造成影响。常见不良现象有以下几个方面：沿海地区具有较长海岸线，空气中盐度过高会加大雷击发生率；倾斜山坡下坡地段有过长导线，上坡地段绕击较少，会加大保护角度，从而增加绕击频率，使山坡压力进一步增加并加深整体的雷害程度；部分纵深山谷地带存在复杂的气流运动，容易加大雷击范围，减少保护屏障。发生原因在于在上述气候条件下存在较为明显的开放空间，从而增加暴露弧长，并使气压上升，加大雷击发生率。
1.3雷电活动强烈
山区地带通常地形复杂，存在较为频繁的气流活动，因而容易产生强烈的雷电活动，平原地区由于地势平坦产生强烈雷电活动的几率较低。
1.4土壤电阻率高
有结果表明，接地电阻与杆塔雷击统计有密切联系，在安装输电线路时需要选择山地等地形地貌复杂的地区，会对线路铺设造成不良影响。必须做好土壤以及岩石等有效分层。通常技术人员在进行线路铺设时会加入避雷干扰等技术因素。若线路铺设区抗雷水平较差或者锈蚀较为严重，需要采取有效的清理和改善措施，以使接地装置的完整性得到有效保证，同时做好线路的日常维护工作。
2 输电线路防雷差异化设计与应用
2.1改进接地装置
在线路防雷保护的众多举措中，接地装置改造很重要，对老旧线段杆塔进行改造能够使线段的耐雷水平获得极大提高并降低接地电阻值。通常一般线段耐雷水平应达到40kA，110kV线路耐雷水平需达到40kA以上，220kV线路耐雷水平需要达到110kA，杆塔绝缘水平、高度以及雷电波陡度等因素均会对实际耐雷水平产生影响。相关研究结果表明，线路耐雷水平受接地电阻大小的影响，为了提高安全性，必须对接地装置进行有效改进，同时使接地电阻获得有效降低。在进行接地装置改进时需要对接地装置的结构进行改变，尽量应用相邻线路杆塔水平接地极、传统式延伸地线以及新型强化电磁感应型接地装置等互连方式，根据地形以及季节等对接地装置的埋设深度进行合理设计。
2.2应用线路避雷器
随着科学技术的不断发展和进步，同时由于制造成本的不断降低，金属氧化物避雷器获得了更加广泛的应用。采用避雷器保护杆塔能够使雷击闪络现象获得较大幅度的清除，从而使输电线路绕击雷防护效果获得有效提高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆将线路避雷器应用于110kV输电线路上后，线路的耐雷水平获得明显提高，可达到100至180kA，将线路避雷器应用于220kV输电线路上后，杆塔的耐雷水平同样能够获得明显提高，可达到200至300kA，能够使闪络现象的发生率得到明显降低。
线路耐雷水平、雷电流大小与输电线路避雷器的保护范围具有非常密切的联系，若杆塔安装线路避雷器且线路耐雷水平高于雷电流，则线路全线段均能够受避雷器保护，避免绝缘子出现雷击闪络现象。若线路耐雷水平低于雷电流，则避雷器无法对杆塔绝缘子产生保护作用，仅能够对本杆塔绝缘子产生保护作用，从而容易引发雷击闪络现象。
若避雷器安装点邻近杆塔落雷，则未安装线路避雷器输电线路与输电线路全段耐雷水平相同，无法发挥线路避雷器的防雷作用。若安装了线路避雷器杆塔与绕击点接近时，此时输电线路的最大绕击雷电流1max远低于输电线路的最小绕击闪络雷电流1min，可避免输电线路全线杆塔线路绝缘子出现闪络现象，能够对输电线路全线段产生保护作用，而绕击雷落点位于邻近杆塔时，若输电线路的自然最小绕击闪络电流1min小于绕击雷电流，则难以取得理想的防雷效果，邻近杆塔线路绝缘子易产生闪络。
2.3进行自动重合闸装置的安装和应用
安装自动重合闸装置能够确保电力系统遭到雷击时自动跳闸从而避免受损，自动跳闸后，能够自动消除之前产生的部分系统故障。相关资料显示，输电线线路中安装自动重合闸装置后，不足30kV的输电线路重合闸成功率为60%，而超过70kV的线路重合闸成功率则高达80%，以上统计数据显示自动重合闸装置能够取得理想的防雷效果，为了避免电力系统受损，应该在各等级电压线路中进行自动重合闸装置的安装。
2.4搭设避雷线
避雷线具有屏蔽、耦合、分流以及防雷效率高的特点，进行避雷线选择时必须根据输电线路电压级别，为了使避雷线的屏蔽功能获得有效提高，500kV高压线需要搭设两个避雷线，200kV以上输电线路需要行性避雷线全程搭设。为了使避雷线的保护能力获得有效提高，必须保证各塔区避雷线全部处于接地状态，同时确保避雷线之间存在一定间隙。为了使功率损耗获得有效降低，我国在进行高压以及超高压输电线路设计时通常行避雷线搭设。
2.5使用可控放电避雷针
该针以变化缓慢的小电流上行雷闪放形式释放雷云电荷，避免强烈的下行雷闪放电危害为设计基础。通过数千次高压放电试验证实它引发的是上行雷，具有保护可靠性提高、范围大，且不受保护物高度影响等特点。经专家评议认为：原理正确，设计思想新颖，保护性能好，是一种有广泛应用前景的直击雷保护设置。雷云对地面有两种形式存在：上行雷闪和下行雷闪。
正常情况，先导放电自雷云向下发展的初始阶段，先导头部离地面较高，放电发展方向不受物体影响。避雷针的作用就是在电荷积聚到一定强度时，引导先导头部附近电场向避雷针方向发展，使得下行雷闪主放电过程迅猛，造成雷电流副值大，陡度高；上行雷闪，一般没有自上相下的主放电，先导过程是不断产生向上的放电电流，过程是渐进的，在积累过程中已有部分被释放了，所以雷云向主放电通道供应的电荷困难，放电电流副值小，且陡度低。
在等同条件下用正极性操作波放电获得的可控放电避雷针与富兰克林避雷针的保护曲线。试验时模拟雷云电极离地面高度为8.5m为了严格的考核可控避雷针的保护性能，操作波试验时没有附加直流电场，可控放电避雷针在实验测试结果上保护特性明显优于富兰克林避雷针，主要参数绕击概率和保护范围，达到预期设计要求。
3 结语
由于输电线路在地理、气象、环境上千差万别，每条线路条件各不相同。因此，在考虑如何提高输电线路耐雷水平问题时，同样要结合线路本身特点，采用差异化设计，根据几年的运行经验，经过计算、分析，才能确定采取何种较实用的防雷措施，从而保证输电线路免受雷击的危害，保护电网的安全运行。
参考文献
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论文作者:蒋继勇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/30
标签：线路论文; 杆塔论文; 避雷线论文; 避雷器论文; 防雷论文; 避雷针论文; 雷电论文; 《建筑学研究前沿》2018年第27期论文;