摘要：110kV 及以上架空输电线路路径多建于空旷地带或山上，在雷电活动极为频繁的地区，一直受到雷击故障的困扰。我国电网故障分类统计数据表明，多雷地区线路雷击跳闸次数占总跳闸次数的40 ％～70 ％。因此，如何切实有效地制定及改善架空输电线路的防雷措施，已经成为确保线路安全、可靠运行的重要工作之一。本文在此从雷电的特征及危害出发，从设计角度提出了几点输电线路防雷措施。
关键词：架空；输电线路；雷电；防雷
前言：近年来，随着电力建设的迅速发展，110kV高压输电线路供电可靠性的要求越来越高。由于输电线路纵横均暴露在空旷的野外，具有线路长、分布广且易受各种地形条件及各种气候的影响，遭受雷击的情况时有发生。因此，加强110kV高压输电线路的防雷性能，提高线路安全可靠的运行水平，是当前超高压输电线路的保护研究重点。
一、雷电的特征
雷电活动从季节来讲以夏季最活跃，冬季最少：从地区分布来讲是赤道附近最活跃，随纬度升高而减少，极地最少。评价某一地区雷电活动的强弱，通常是用“雷电日”，即以一年当中该地区有多少天发生耳朵能听到雷鸣来表示该地区的雷电活动强弱，雷电闩的天数越多，表示该地区雷电活动越强，反之则越弱。我国平均雷电日的分布，大致可以划分为3个区域：西北地区一般在15日以下;长江以北大部分地区(包括东北)在15~40日之间;长江以南地区在40日以上：北纬23°以南地区平均雷电日达80日。如果地面上有一座较高的尖顶建筑物，例如一座很高的铁塔，由于这些建筑物的尖顶具有较大的电场强度，雷电先驱自然会被吸引向这些建筑物，这就是高耸突出的建筑物容易遭受雷击的缘故。同样的道理，架空电力线路自然也是雷电最喜欢袭击的“建筑”。
二、雷电造成的危害
架空线路受到直接雷击或线路附近落雷时，导线上会因电磁感应而产生过电压，即大气过电压(外过电压)。这个电压往往高出线路相电压的2倍及以上，使线路绝缘遭受破坏而引起事故。当雷击线路时，巨大的雷电流在线路对地阻抗上产生很高的电位差，从而导致线路绝缘闪络。雷击不但危害线路本身的安全，而且雷电会沿导线迅速传到变电站，若站内防雷措施不良，则会造成站内设备严重损坏。
三、架空输电线路防雷概述
架空线路输电是电力工业发展以来所采用的主要输电方式。通常所称的输电线路就是指架空输电线路。通过架空线路将不同地区的发电站、变电站、负荷点连接起来，输送或交换电能，构成各种电压等级的电力网络或配电网。因此，如何切实有效地制定及改善架空输电线路的防雷措施，从而降低线路雷击跳闸率，是保证电力系统安全稳定运行的必要条件。
然而，任何防雷系统都离不开接地，要做好架空输电线路防雷保护，其核心问题就是要做好接地。输电线路杆塔接地装置作为输电线路重要组成部分，作用是确保外来雷电流入地面，保护绝缘线路设备，减少线路雷击跳闸率。因此，确保接地装置完整性，是降低输电线路雷击跳闸率的主要措施。
架空线路装设避雷线，是为了防止雷电直击导线，产生危及线路绝缘的过电压。避雷线遭受雷击后，雷电流即沿避雷线经接地引下线进入大地，从而可保证线路的安全供电。不同的杆塔接地电阻值，雷电流在杆塔顶部形成不同的电位，同时雷电波在避雷线中传波时，又会与线路导线耦合而感应出—个行波，但这行波及杆顶电位作用到线路绝缘的过电压幅值都比雷电直击导线时产生的过电压幅值低得多。
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四、防雷电保护设计措施
1、降低杆塔的接地电阻
降低杆塔接地电阻是最直接、最有效的防雷措施之一。接地电阻阻值的高低是影响杆(塔)顶电位高低的关键性因素。杆塔接地电阻如果过大，雷击时易使杆(塔)顶电位升高，对线路产生反击。若接地电阻满足要求(见表1)，则雷电波侵入时，绝大多数雷电流将沿着杆塔导入大地，不致破坏线路绝缘，从而保证线路的安全运行。
2、采用差绝缘方式
此措施适宜于中性点不接地或经消弧或经消弧线圈接地的系统，并且导线为三角形排列的睛况。所谓差绝缘，是指同一基杆塔上三相绝缘有差异，下面两相较之最上面一相各增加一片绝缘子，当雷击杆塔或上导线时，南于上导线绝缘相对较“弱”而先击穿，雷电流经杆塔入地，避免了两相闪络。在雷害严重的一些线路上应用了这一方法，收到了事故率明显下降的效果。据计算采用差绝缘后，线路的耐雷水平可提高24%。
3、采用不平衡绝缘方式
在现代高压及超高压线路上，同杆架设的双回路线路日益增多，对此类一路在采用通常的防雷措施尚不能满足要求时，可考虑采用不平衡绝缘方式来降1氐双回路雷击同时跳闸率，以保障线路的连续供电。不平衡绝缘的原则是使双回路的绝缘子串片数有差异，这样，雷击时绝缘子串片数少的回路先闪络，闪络后的导线相当于地线，增加了对另一回路导线的耦合作用，提高了线路的耐雷水平使之不发生闪络，保障了另一回路的连续供电。
对于多雷区或雷电活动特别强烈地区，使用普通型合成绝缘子，注重审核其雷电全波冲击耐受电压水平是否满足该区域的耐雷水平。其次是适当增加绝缘子高度，使合成绝缘子有足够的有效干弧距离以达到提高线路的耐雷水平，在满足风偏和导线弧垂对地距离的情况下，增加一片线路瓷绝缘子或使用加长型合成绝缘子。
4、藕合地埋线
藕合地埋线可起两个作用，一是降低接地电阻，《电力工程高压送电线路设计手册》指出：连续伸长接地线是沿线路在地中埋设1 根接地线，并可与下一基塔的杆塔接地装置相连，此时对工频接地电阻值作运行经验证明，它是降低高土壤电阻率地区杆塔接地电阻的有效措施之一。二是一部分架空地线的作用，既有避雷线的分流作用，又有避雷线的藕合作用。据有的单位的运行经验，在一个2O基杆塔易击段埋设藕合地埋线后，1O年中只发生一次雷击故障，有可降低跳闸率4O%，显著提高线路耐雷水平。
5、防绕击雷避雷针的设计与结构
防绕击避雷针的设计，首先最大限度地满足防雷击的电气特性以外，还尽量考虑到其安装于架空电力线路所必需的各项机械性能，满足防雷电绕击的电气特性主要是指降低绕击率。满足安装于架空线路所必需的机械性能主要是指避雷针安装于架空地线应具备：足够的握力；通流能力：抗振动疲劳的能力；抗不均匀覆冰扭转的能力；其频率特性及线夹出口振动角应符合有关标准要求。
6、装设自动重合闸
据统计，我国110kV及以上送电线路自动重合闸成功率可达75%～95%。因此规程要求“各级电压线路应尽量装设三相或单相自动重合闸”。对我局1995～2001年线路雷击跳闸统计结果表明：35次跳闸中有32次重合成功，1次强送成功，1次不起动，91.43%的跳闸重合闸是成功的，这说明我市110～500kV线路耐雷水平较高，自动重合闸可以有效消除雷击故障，避免了因雷击而造成的停电事故。
五、结束语
架空电路防雷技术的合理设计，将会减少或降低雷击的跳闸率。由于雷电是自然现象，很难掌握其规律性，只能按原有的经验，在原来的经济技术的基础上，采用新的技术对其进行预测，做好防控工作，尽量降低防雷概率，使雷击的跳闸次数减少。
论文作者:阿布来提•沙吾提,胡尔西旦•阿不都
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：线路论文; 雷电论文; 杆塔论文; 防雷论文; 过电压论文; 导线论文; 避雷线论文; 《电力设备》2019年第20期论文;