输电线路雷击跳闸的原因及其防控对策探讨

输电线路雷击跳闸的原因及其防控对策探讨

宋少云

宋少云

（国网山西省电力公司忻州供电公司山西忻州034000）

摘要：对于输电线路来讲，雷击跳闸一直是影响高压输电线路供电可靠性的重要因素。由于大气雷电活动的随机性和复杂性，目前对输电线路雷害的认识研究还有诸多未知的成分。本文着重针对输电线路雷击跳闸成因及多种防雷措施的有效性进行了对比分析。

关键词：输电线路；雷击跳闸；分析；措施

前言：线路防雷保护首先在于抓好基础工作，目前国内外在雷电防护手段上并没有出现根本的变化，很大程度上要依赖传统的技术措施，只要运用得好，仍然是可以信赖的。对已投运的线路，应结合地区的地貌、地形、地质以及土壤状况与接地电阻的合理水平给出正确的评价，找出可能存在薄弱环节或缺陷，因地制宜地采取措施。

1高压输电线路绕击成因分析

根据高压输电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压输电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。对山区的杆塔，我们的计算公式是：

山区高压输电线路的绕击率约为平地高压输电线路的3倍。山区设计输电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距，这是线路耐雷水平的薄弱环节；一些地区雷电活动相对强烈，使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。

2高压输电线路反击成因分析

雷击杆、塔顶部或避雷线时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压输电线路绝缘闪络电压值，即Uj＞U50%时，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。我们知道，

由以上公式可以看出，降低杆塔接地电阻Rch、提高耦合系数k、减小分流系数β、加强高压输电线路绝缘都可以提高高压输电线路的耐雷水平。在实际设计中，我们着重考虑降低杆塔接地电阻Rch和提高耦合系数k的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。

3防雷措施对比分析

在分析雷击跳闸原因之前，首先要明确雷击线路跳闸故障应考虑的问题：

①有多少雷打在线路上，雷电流有多大

②打在线路上的雷中有多少打在避雷线上，多少打在导线上

③打在避雷线上的雷又多少打在塔顶

④打在塔顶的又有多少能造成绝缘子串闪络

⑤打在塔顶的和打在导线上的闪络后又有多少能导致稳定的工频电弧

⑥雷击跳闸后有多少是重合不成功的

4雷击故障统计

为明确对比效果，笔者选取2005年至2014年的十个完整数据统计年进行统计分析。2005年以来，我专业维护的110kV及以上63条共1660.282km输电线路共发生各类跳闸故障101次，其中雷击故障共计发生51次列各类故障首位，占全部跳闸总数的50.5%。

5防雷措施对比分析

我工区所属线路山区地形约占25%，雷电活动相对强烈，线路遭受雷击几率大。线路局部地理环境恶劣，防雷措施的选择既要有针对性又要考虑经济性。为提高线路防雷水平，根据历年来雷击跳闸经验，针对雷击跳闸形式重点采取如下防雷措施：

5.1降低杆塔接地电阻

接地电阻偏高，会把雷电引向杆塔，导致反击事故。我工区在线路防雷工作中特别重视老旧线路接地网的改造工作。2003-2005年针对运行20-30年的如220kVxx线分年度分批次进行了大面积的接地网开挖和改造工作。及时发现多处锈蚀特别严重的接地网并实施改造。如220kVxx线山区段开挖检查中发现φ10的圆钢运行20年后直径仅为3mm。发现后采取更换地网导体、换土、延长放射线等改造措施后来看，防雷效果十分明显。

5.2降低绕击率（安装负保护角、线路型避雷器）

随着科技进步线路型避雷器技术已逐步成熟，为有效控制局部地区特殊杆塔的雷击跳闸，我专业在2007年和2014年度大量采用这项防雷技术。从目前的应用效果看，安装线路型避雷器的杆塔虽然避雷器多次动作，但线路绝缘没有发生雷击闪络，说明线路型避雷器的嵌电压和释放雷电流的作用切实有效。我们对2006年和2007年1到7月，雷电活动情况进行了综合对比（详见图1、图2）。2006年该线路未采取防雷措施前全年雷击跳闸次数多达4次，采取措施后则未有跳闸。

综合各项对比后我们可以看出，虽然07年1到7月的雷电日和雷电小时不及06年多，但是07年的落雷密度却超过06年同期57％以上。就在2007年6月13日，该地区就经历了强雷电活动天气（落雷情况详见图3）。

6.总结分析

在总结了输电线路防雷工作存在的问题和如何运用好常规防雷技术措施的基础上，我们认为雷电活动是小概率事件，随机性强，要做好输电线路的防雷工作，就必须抓住其关键点。

6.1加强高压输电线路的绝缘水平。高压输电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比，加强零值绝缘子的检测，保证高压输电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。因此在设计线路时运行单位应与设计部门充分比较各种绝缘子的性能、分析其特性，对多雷区域尽量多考虑采用玻璃绝缘子。

6.2降低杆塔的接地电阻。高压输电线路的接地电阻与耐雷水平成反比，根据各基杆塔的土壤电阻率的情况，尽可能地降低杆塔的接地电阻，这是提高高压输电线路耐雷水平的基础，是最经济、有效的手段。对于土壤电阻率较高的疑难地区的线路，则应跳出原有设计参数的框框，特别是要强化降阻手段的应用，如增加埋设深度，延长接地极的使用，就近增加垂直接地极的运用，使用降阻剂等。

6.3根据规程规定：在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的杆塔和地段，可以增设耦合地线。由于耦合地线可以使避雷线和导线之间的耦合系数增大，并使流经杆塔的雷电流向两侧分流，从而提高高压输电线路的耐雷水平。

6.4适当运用线路型避雷器。根据实际运行经验，在雷击跳闸较频繁的高压输电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。但由于装设避雷器投资较大，每支的价格在万圆左右，而单基杆塔就要加装3支，这样每基杆塔的加装费用投入确实相当高，因此建议根据特殊情况少量使用。