输电线路综合防雷措施研究

输电线路综合防雷措施研究

韦光峰

广东电网有限责任公司清远供电局 广东清远 511500

摘要：雷害事故在现代电力系统的跳闸停电事故中占有很大的比重。特别是伴随着科学技术的发展，开关和二次保护的产生，电力系统内部过电压的降低及其导致的事故的减少，雷击引起的线路跳闸事故占据日益主要的地位，不仅影响线路、设备的正常运行，而且极大地影响了日常的生产、生活。线路的雷击事故在电力系统总的雷电事故中占有很大的比重。输电线路防雷保护的目的就是尽可能减少线路雷害事故的次数和损失。

关键词：输电线路；防雷；差绝缘；避雷器

引言：雷电是一种自然现象不能阻止，只能通过人为方法减少雷电对输电线路的影响。常规方法不能高效全面地提高输电线路的抗雷率，只能局部降低雷电反击跳闸率。氧化锌避雷器可从根本上消除雷电反击跳闸率，防止雷电击中输电线路和输电高塔。架设避雷线、减少保护角及降低杆塔接地电阻都可有效提高输电线路的耐雷水平。添加降阻剂可降低地区的电阻率，但是对于一些高电阻率的地区效果并不显著。安装线路型避雷器可显著提高输电线路的耐雷能力，但安装成本过高，不适合大面积铺设。        1雷电对于输电线路的危害        从输电线路以及电网的安全考虑，雷电的危害主要体现在两个方面：一是雷电对输电线路放电，在导线上产生过电压，导致继电保护动作跳闸，切断运行的线路造成巨大损失；考验周围设备的绝缘耐雷水平，对人员、设备造成威胁。二是雷电带来的大电流瞬间由雷击点流入输电线路，导致雷击处被炸毁、燃烧、甚至造成导线损毁或熔断，雷电流产生的机械应力还会对杆塔、导线等电力设备造成机械损伤。雷电导致的灾害往往不能通过电力系统自身的修复能力自动恢复，造成设备损坏更是需要一定时间和力量进行检修处理。雷电发生集中在春季和夏季，正是生产集中的时期，这一时期的电力中断将会给企业带来巨大的经济损失。雷电天气发生在夜晚、环境恶劣地区的可能性较大，更增大了检修的难度。        2输电线路雷击事故的相关概述        2.1 雷电的机理        雷电这种壮观的自然现象，实质上同实验室中的长间隙放电一样，是雷云与大地之间或带异种电荷的雷云间的放电现象。雷电的形成过程主要是：首先有正负电荷的聚集，当它们达到一定量的时候，就会使得电压差达到一定的程度而发生猛烈的放电现象，雷电过程会产生很强的雷电电流，它能将空气击穿，形成一个放电的通道，使得空气的体积快速膨胀形成爆炸的冲击波，由此产生的声音就是雷声。        2.2 雷击给输电线路带来的危害        我国国土幅员辽阔，地势复杂，高压输电线路分布广泛，各种无法预料的情况都有可能发生，遭受雷击事故也是无法完全避免的，当输电线路遭受雷击后很容易导致输电线路的绝缘子串发生闪络或线路断线，尤其是在交通不便的山区，一旦线路短路给工作人员的巡视工作带来很大压力，查找故障变得异常困难，每次事故巡视，不仅浪费财力、物力，而且加大了工作人员的劳动强度。近几年，雷击所引起的线路故障日益增多，这给线路的安全运行造成了严重的威肋。        3关于输电线路防雷措施的技术分析        3.1提高避雷线性能        架设避雷线是输电线路防雷保护的有效措施，避雷线能有效地将雷电的放电引入大地，避免雷电直接导线情况的发生。现在双避雷线已普遍使用，防雷保护角均在规程规定的范围，多数500kV及以上电压等级线路，均采用负保护角的塔头形式，有效的起到的防直击雷的效果。但从运行情况来看，部分线路尤其老旧线路，避雷线使用情况有待改善，一是增加一条避雷线引流线，将架空避雷线与地网直接连接，起到雷电流分流的效果。二是将原有小截面、普通钢绞线避雷线更换为大截面、铝包钢绞线，提升避雷线热稳定电流水平。        3.2对接地装置进行改造        实际运行的架空输电线路多位于山地或野外比较荒凉的地区，土壤电阻率相对较大，微地形微气象影响突出，容易遭受雷击跳闸。近年来，许多高压输电线路都曾出现过雷电绕击、反击造成线路跳闸的事故，特别是一些运行多年或经过高土壤电阻率地区的输电线路更是频频发生事故。其主要原因是由于接地电阻过大，接地网存在问题造成的。         通过采用在基础周围敷设水平接地网及加装垂直接地体的接地形式，采用新型石墨、负离子等新型材料，有效的防止了单一放射型接地线在出现锈蚀、外力破坏等断点时对整体接地效果的破坏，避免了以往使用圆钢接地线接地电阻大的问题，有效的起到了雷电流良好泄流的效果，降低雷电反击跳闸情况的发生。        3.3优化绝缘子使用        由于瓷质绝缘子在自身性能、零值检测等方面存在的本质缺陷，近海地区最近几年已逐步完成更换玻璃绝缘子或复合绝缘子等工作，使线路在安全运行及防雷击跳闸能力等方面均有了显著提高。为降低雷击双回或多回线路同时跳闸造成终端变电站失压的事故事件，可对同塔架设的线路采用差绝缘进行防雷处理；实践证明在110kV-220kV线路采用差绝缘配置，可有效降低雷击双回或多回线路同时跳闸的发生，有效的提高了线路供电可靠性。       3 .4 安装避雷器       随着现代社会经济的发展，输电线路也越来越多。在输电线路中，虽然避雷线可以有效的起到分担雷击产生的过压，如果发生连续性雷击事件时，避雷线分压能力就会削弱，进而不利于输电线路的安全运行。而避雷器作为一种有效的避雷装置连接在线缆和大地之间，通常与被保护设备并联。一旦出现不正常电压，避雷器将发生动作，起到保护作用。当通信线缆或设备在正常工作电压下运行时，避雷器不会产生作用，对大地来说视为断路。一旦出现过高电压，且危及被保护设备绝缘时，避雷器立即动作，将高电压冲击电流导向大地，从而限制电压幅值，保护通信线缆和导线。当过电压消失后，避雷器迅速恢复原状，使输电线路正常工作，保障输电线路的安全。        3.5 其他防雷手段分析        目前各地区均以积极的态度开展防雷工作的研究及尝试，其中在线路导线下方架设耦合地线的方式也在部分地区进行了使用，虽然起到了一定的防雷效果，但由于不同时期线路设计水平参差不齐的影响，需要进行杆塔升高改造或导线弧垂调整，增加了改造及运维成本，未得到大规模的应用。在架空地线装设避雷针的防雷手段，材料成本很低，在防止雷电绕击导线的能力表现突出，但由于安装工艺、避雷针受风力振动对架空地线的磨损，极大的增加了线路运行的安全风险，在部分地区使用不久后即停止使用。        4雷电监测信息化        积极利用当今互联网信息技术及雷电定位监测技术的快速发展，开展线路、地区落雷密度、雷电流幅值的监测统计，一方面能为故障点定位寻找和故障原因分析提供及时准确的科学依据，另一方面能为线路防雷水平的布置提供数据支持。        5结束语        总而言之，因为雷电是不受控制的自然因素，输电线路的防雷保护是一个相当复杂的课题，同时雷击跳闸是造成线路跳闸的主要因素，约占线路总跳闸的70%作用，所以把防雷工作做好，必须要系统内各个部门协商合作，对输电线路雷击跳闸的因素通盘考虑，采取综合防雷措施，多措并举的在实际运行中采取合适合理的方式给予保护，对线路设备及时开展检测维护，使输电线路的雷击跳闸率不断降低，提高线路安全运行水平。         参考文献：         [1]刘炜，张凌云，高压输电线路综合防雷技术研究[J]东北电力技术，2010，29（2）：111-116.         [2]王国良，曾益民，多雷区输电线路及变电站防雷保护[J]高电压技术2014（06）34-36.

 [3]刘宝毅，输电线路综合防雷措施技术经济性评估[J].高电压技术[J]，2014（10）12-13.