国网冀北电力有限公司检修分公司大同运维分部 037038
摘要：基于电力系统方面的稳定发展，我国如今已经形成具有很大规模的有关超高压系统，对电网结构进行了有效的改善，使得电能方面的输送能力得到了有效提升。500kV超高压输电线路是有关超高压系统方面的重要组成，对于电能的传输起着至关重要的作用。而就目前来说，雷击故障和山火灾害已经变成对输电线路方面的安全运行产生极大影响的因素，其直接影响着整个电力系统所具有的安全性以及可靠性，本文针对500kV超高压输电线路方面的耐雷水平和山火灾害进行分析，旨在提供一定借鉴。
关键词：500kV超高压输电线路；耐雷水平；山火灾害；防控；分析
输电线路实际的耐雷水平能够对电力系统方面的安全可靠运行产生直接影响。在输电线路的有关设计阶段，时常需要对线路实施仿真计算，算出其具体的耐雷水平，进而指导以及修正线路方面的设计，保证电能输送方面的安全性与可靠性。所以，对雷击部位以及有关因素等在耐雷水平方面的影响进行分析，具有非常重要的意义。 另外，随着电网的不断完善和发展，其覆盖范围越来越广，已经延伸到了地理位置偏远、地势复杂多样的高山地区。这不仅改善了边远地区居民的生活，还进一步优化了电网结构。越来越多的超高压架空输电线路穿过地势起伏较大的山谷丛林，林区山火对电网安全的威胁随之加剧。因此，分析了防控工作的重要性，并根据山火发生的原因，探讨了整治工作的标准和具体办法，以期为后续防控工作的开展提供有益指导。
一、500kV超高压输电线路雷电防控
（一）输电线路雷电过电压的基本原理概述
输电线路方面的雷电过电压主要分成两种：其一，雷击线路周围的大地，凭借空间电磁感应对导线上出现的感应雷过电压进行作用。其二，雷电直接击中避雷线、杆塔或者是导线出现的直击雷过电压，因为感应雷过电压方面的水平较低，通常只对35kV或以下的配电网存在威胁。但是直击雷过电压对整个电力系统产生的危害比较大。
（二）500KV输电线路耐雷水平的影响因素
2.1绝缘子片数的影响 在具体的运行当中，输电线路绝缘能够承受正常状态下的工作电压、雷电过电压以及内部过电压。有关输电线路在绝缘子片数方面的选择，应该考虑工作电压方面的影响，根据污秽条件对绝缘子片数进行选择之后，再根据操作过电压实施校验。
2.2避雷线架设方式的影响 避雷线不仅能够避免雷电直击导线，同时对雷击塔顶时出现的雷电流具有分流作用，从而使流经杆塔的有关雷电流降低，减少塔顶电位。另外，避雷线对于导线还存在耦合作用以及屏蔽作用，能够减少雷击杆塔时有关塔头绝缘方面的电压和导线方面的感应过电压。
2.3雷电流波形的影响 实测表明：有关雷电流波形具体为脉冲形式，其波前时间T1在1到4μs范围之内，平均是2.6μs。雷电流波长T2在20到100μs范围之内，大多都是40μs。取10%以及90%的幅值，同时以这两点作出直线，并且交于时间轴，得到t0。计算使用到的雷电流波形共3种，也就是斜角波形、双指数函数波形以及半余弦波形，笔者选用其中的双指数函数有关波形，我国在《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》当中，对于杆塔反击有关耐雷水平进行计算的时候，推荐使用的有关雷电流波形是2.6/50μs。
2.4杆塔冲击接地电阻 杆塔有关冲击接地电阻对线路实际的耐雷水平具有很大的影响。在雷击有关输电线路杆塔的时候，Ri是杆塔接地装置方面的冲击接地电阻；L是杆塔所具有的电感，通常和高度之间成正比；β是避雷线对有关雷电流方面的分流系数。塔顶电位Vt和冲击接地电阻Ri之间具有密切的联系。冲击接地电阻方面的降压是塔顶以及横担高度位置的杆塔电位的重要成分。在其余因素固定的时候，杆塔冲击接地实际的电阻越大，在雷击塔顶的时候，能够作用在线路绝缘子串方面的电位差就会越大，线路实际的耐雷水平就会降低。避雷线有关线路杆塔工频方面的接地电阻。
（三）500KV输电线雷击导线耐雷水平的影响因素
3.1绝缘子片数的影响 雷直击导线的时候，提高绝缘子片数可以有效提升线路耐雷水平。在雷塔冲击接地相关电阻Ri=20Ω的时候，26片绝缘子和30片绝缘子相对的有关耐雷水平比较来说，其值由29.881kA提升至34.111kA，一共提升了12.40%。因此我们可以知道，提高绝缘子片数可以强化绕击耐雷水平，而效果非常明显。
3.2避雷线架设方式的影响 没有避雷线的时候，线路绕击实际的耐雷水平和杆塔冲击接地方面的电阻没有关系，维持在19.7kA上下。在同样的杆塔冲击接地有关电阻Ri下，没有避雷线线路相对应的具体耐雷水平仅是19.707kA。有关单避雷线线路方面的耐雷水平是21.057kA，整体提升了6.41%；有关双避雷线线路方面的耐雷水平是30.667kA，整体提升了大约35.74%。所以，避雷线在提升绕击耐雷水平方面的效果非常显著，尤其是双避雷线在绕击耐雷水平方面的强化效果十分明显。
3.3线路档距的影响 如果避雷线实际的假设方式相同，那么随着线路档距的提高，线路绕击方面的耐雷水平开始有所下降，然后保持不变。对于双避雷线方式来说，在线路档距由300m提高至400m的时候，线路实际的绕击耐雷水平由31.207kA减少到30.856kA，整体减少了1.12%；线路档距由400m提高到500m的时候，线路实际的耐雷水平维持不变。在相同的档距之内，相较于单避雷线方式来说，双避雷线方式实际的线路耐雷水平更高，而在档距是400m的时候，有关双避雷线方式方面的耐雷水平是30.856kA，而单避雷线方式具体的线路耐雷水平是20.111kA，整体提升了3.48%。所以，线路档距方面提高，对于绕击耐雷水平方面改变效果不明显。
3.4杆塔冲击电阻的影响 无论作用在导线方面的雷电流波形怎样，线路实际的绕击耐雷水平都会随着雷塔冲击有关接地电阻Ri的提高而出现上升的趋势。对于-2.6/50μs雷电流波形的有关作用之下，在Ri由5Ω提升到30Ω的时候，线路实际的耐雷水平由30.667kA增加到了32.779kA，整体提升了约6.44%。由此我们能够了解到，杆塔冲击接地相关电阻对于绕击耐雷水平方面的影响比较小。
二、超高压架空输电线路对山火的防控
（一）山火灾害发生的原因及防范措施
1.1 山火灾害发生的原因
山火灾害的发生需要具备3个要素，即火源、易燃物和可燃物。其中，火源是导致山火灾害发生的根本原因，其可能是因人为因素或自然原因而产生的，人为火源包括儿童玩火、行人丢弃的烟头、游客野炊不慎引发的山火和农民烧荒、祭祀留下的火源等，自然火源包括雷击、高温天气下的植被自燃等；易燃物包括茅草、干枯的灌木和堆积较厚的枯枝败叶等；可燃物包括柏树、松树等油脂性可燃植物。
1.2 山火灾害的防范措施
利用头脑风暴分析法，我们对超高压架空输电线路的山火灾害防控要点进行了分析，即按照“人、机、法、物、料、环”分类分析，形成了关于山火灾害防控的鱼骨图，如图1所示。
经综合分析认为，超高压架空输电线路山火灾害的防控应抓住以下5点。
1.2.1 物料控制
山火灾害发生的原因主要是可燃物较多、火源管理不到位和火情上报时间有一定的延迟，因此，在物料控制方面，要从这3点出发，并加强对山区居民的宣传教育，从而有效管理和控制各种人为火源；清理输电线路周围的可燃物，如果清理难度大，则可定期处理可燃的物料；有效开展火情侦查工作，保证火情传递的通畅性，并重点监控关键地段。
1.2.2 人员监管
就目前的情况看，大部分山区防控人员的配备不足、专业知识和技能匮乏、责任心不强。因此，要进一步强化工作人员的责任意识，并细化岗位职能、增加人才储备，从而提升山火灾害防控工作的水平。
1.2.3 硬件设施管理
山火灾害防控检测设备的配备不足、配置落后和效率低下等制约了山火灾害防控工作的改善和提升。要想解决这些问题，不仅需要有关部门加大投入力度，以改善硬件设施，还需要从业人员的努力。
1.2.4 防控流程管理
管理人员应提前做好实地调查，合理选择监控点，从而有效监控主要区域的火情。监控点和观测点选择不当或对环境气候的检测和预警不到位都属于流程管理的缺失，会造成监管环节增多、管理难度加大。
1.2.5 制度规范管理
目前，在实际的防控工作中存在各种问题，比如设备没有说明书、火情判断标准随意化、应急预案的准备不全面等。因此，相关人员需要制订、落实规章制度，并开展全面、细化、严格的管理工作。
（二）山火灾害防控的精益化管理
2.1 管理方案
精益化管理的目的为降低山火发生的可能性，尤其是要在山火高危季节形成系统化的防控流程。该流程分为3个部分：①开展火源管理，并清除、隔离可燃物。②高峰期的监测和治理。山火灾害防控既要注重日常监管，也要有重点地开展防控工作。③在山火高发期和山火高发地段，一旦发现检测异常，则要判断线路的运行状况。如果需要停运线路，以降低其受到的损害，则应及时停运，并开展相关的检修工作，故障排除后可恢复运行，直至高危期结束恢复日常的监测和管理。
2.2 具体防控措施
2.2.1 构建防控指挥体系
在现有的组织架构下，相关单位应建立分工更加明确的山火应急指挥中心，并严格按照山火灾害防控管理规范和相关制度开展工作。一旦出现问题，由具体的负责人和主要领导承担责任，从而提高工作人员对山火灾害防控的重视程度。在山火多发地区，要积极开展隐患排查工作，统筹安排和指导维运保障工作，收集山火多发期和山火多发地段的实时资料，并建立相应的应急预案。一旦出现山火灾害，则应做到统一指挥、及时预警、快速反应和高效处理，从而从体系上完善山火灾害防控监管工作。
2.2.2 预防为主，做好隐患排查工作
基于山火灾害发生的原因，可建立输电线路的风险评估机制，并根据评估结果构建数据库系统，实现监督、管理的智能化。在预防工作的基础上，相关工作人员应加强对隐患的排查，特别是有效观测火源、可燃物、导线的净空距离，从而降低山火发生的可能性；定期清理可燃物，建立防火隔离带，并保证超高压架空输电线路在导线净空距离外。
2.2.3 合理分配资源，做好协调工作
在实际防控工作中，要有机结合“人、机、法、物、料、环”因素，合理分配资源，利用在线检测装置收集更多的信息和通道过火情况，并与其他单位共享火情信息。一旦发生灾情，则能借助其他单位的人员、物资、设备等救援。这不仅能优化配置资源，还有助于山火灾害防控技术水平的提升，对在高峰期解决人员、物资等配备不足的问题大有裨益。
2.2.4 加强宣传教育，实施精细化管理
山火灾害的发生与人们对其的认识不足是密不可分的。当今社会的信息交流平台日益强大，相关单位不仅可通过纸质材料宣传山火灾害防控的相关知识，还可借助互联网、手机短信、微信、微博等发布山火灾害防控知识和山火评判标准等，从而使民众参与进来，形成共同防治体。此外，相关管理人员还应做细、做足管理工作，填补防控漏洞，真正使管理精细化、高效化。
三、结束语
综上所述， 基于社会经济方面的飞速发展，对于500kV高压输电线方面的应用也愈加广泛，但是防雷长久以来都是较为困难的一项工作，所以，电力管理部门应该提前预防雷击多发季节，妥善做好周密的部署。并且针对雷击多发地区具体情况，实施切实有效防雷应急预案，保证我国500kV有关高压输电线路方面的稳定运行。另外，山火灾害严重影响着山区输电线路的运行安全。作为电力工作者，一方面要做好本职工作，发挥自身在山火灾害防控中的作用；另一方面，要汲取教训，积累经验，并将精益化管理的理念贯彻到工作中，从而在超高压架空输电线路山火灾害防控工作中不断进步。
参考文献
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[2]黄知明，罗日成，官丽娜.雷电流波形对500kV输电线路耐雷水平的影响电力学报[J].2013，（06）；101.
论文作者：
杜新：（1972－ ），男，国网冀北电力有限公司检修分公司大同运维分部，高级工程师，高级技师，国家电网公司第三届优秀专家人才，主要从事500kV输电线路带电作业，技术改造，运行检修，测试维护工作。邮编：037038
高会民：（1971－ ），男，国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司运维检修部输电运检室，高级技师，国家电网公司第三届优秀专家人才，主要从事110KV-220kV输电线路运行检修，带电作业工作。邮编：066000
刘华超：（1982－ ），男，国网冀北电力有限公司检修分公司大同运维分部，助理工程师，技师，主要从事500kV输电线路带电作业，技术改造，运行检修，测试维护工作。邮编：037038
论文作者:刘华超
论文发表刊物:《电力技术》2016年第7期
论文发表时间:2016/10/18
标签：山火论文; 线路论文; 避雷线论文; 防控论文; 灾害论文; 过电压论文; 杆塔论文; 《电力技术》2016年第7期论文;