架空输电线路防雷措施探讨.pdf

第二十一卷第 3期 安徽电气工程职业技术学院学报 2 0 1 6年 9月 V o 1 2 1 ， N o 3 J O U R N A L O F A N H U I E L E C T R I C A L E N G I N E E R I N G P R O F E S S I O N AL T E C HN I Q U E C O L L E G E S e p t e mb e r 2 0 1 6 架空输 电线路 防雷措施探讨 庄 严 。 ，李路遥。 ，马 超 ( 1 国网安徽省 电力公 司培训 中心 ，安徽 合肥2 3 0 0 2 2 ； 2 安徽电气 工程职业技术学 院 ，安徽合肥2 3 0 0 5 1 ； 3 国网淮南供 电公 司 ，安徽淮南2 3 2 0 0 7 ) ) 摘 要 ： 长期 以来 ， 雷击引起 的输 电线路跳 闸对 电 网安 全 稳 定运 行 构成 了较 大的威 胁 ， 迫切 需 要提 高输电线路抵御 雷电的能力， 降低雷电造成的损失和影响。文章介绍 了雷击的种类， 分析 了输 电线路 遭 受 雷击的 主要 原 因， 并提 出 了防雷措 施 。 关键 词 ： 输 电线路 ； 雷击 ； 防 雷 中图分类号： T M7 5 2 5文献标识码 ： A 文章编号： 1 6 7 2 - 9 7 0 6 ( 2 0 1 6 ) 0 3 0 0 4 8 - 0 3 he a d Tr a n s m is s io n Lin e Lig h t n ing Pr o t e ct io n M e a s ur e ZHU ANG Y a h 一，L I L u y a o ，MA C h a o n g C e n t r e o f S t a t e G r id A n h u i E l e ct r i c P o w e r C o r p o r a t i o n ， H e f e i 2 3 0 0 2 2 ， C h in a ； 2 A n h u i E l e ct r i ca l E n g in e e r i n g P r o f e s s i o n a l T e ch n i q u e C o l l e g e ， H e f e i 2 3 0 0 5 1 ， C h in a ； 3 S t a t e G r id H u a in a n P o w e r S u p p l y C o m p a n y ， H u a in a n 2 3 2 0 0 7， C h in a ) Abs t r act： F o r a l o n g t ime，t h e t r a ns mi s s io n l i ne t r ip ca u s e d b y s t r uck b y l ig h t in g i s a b ig t h r e a t t o t he s t a b il it y a n d s a f e t y o f p o we r g r idI t S u r g e n t t o imp r o v e t h e r e s i s t a nce a b i l it y o f t r a ns mis s io n l in e t o l ig ht in g s t r o k e a n d a s f a r a s p o s s i b l e t o r e d uce t h e l o s s a nd in flu e n ce ca u s e d b y l ig h t in g Th is P t he t y p e s o f l ig h t in g s t r o k e a n d a n a l y z e s t h e ma in r e a s o ns f o r t he t r a n s mis s io n l i n e b e in g in g Me a n wh il e，s o me l ig h t i n g p r o t e c t io n me a s u r e s for t h e t r a n s mis s io n l in e a r e p r o p o s e d Ke y wo r d s： t r a n s mi s s io n l in e；l i g h t in g s t r o k e；l ig h t in g pr o t e ct io n 在现代生活中 ， 雷电以其巨大的破坏力给人类、 社会带来 了惨重 的灾难 。据不完全统计 ， 我国每年 因雷击造成的财产损失高达上百亿元 。输电线路是地面上最大的人造引雷物体 ， 作为国民经济重要支 柱的电力系统， 长期以来雷击引起的输电线路跳闸对电网安全稳定运行构成 了较大的威胁 。据 电网故 障分类统计表明， 在我 国跳 闸率较高 的地 区 ， 高压线 路运行 的总跳 闸次数 中， 由雷击 引起的次数 占 4 0 7 0 ， 尤其是在多雷、 土壤 电阻率高、 地形复杂的地区， 雷击输电线路引起的故障率更高。 1 雷 击 的种 类 输电线路之所以会遭受到雷击危害 ， 主要是因为雷云放电过程形成过 电压 ， 输电线路的支撑杆塔在 发生雷击时形成放电通道 ， 导致过电压顺这一通道传播 ， 使输 电线路发生绝缘击穿 问题。根据形成原 因， 输电线路雷击过电压可分为感应雷过电压和直击雷过电压 ， 如图 1所示。感应雷过电压是雷击线路 附近大地由于电磁感应在导线上产生的过电压 ， 而直击雷过 电压则是雷电直接击 中杆塔 、 地线或导线引 收稿 日期 ： 2 0 1 6 0 6 - 2 7 作者简介 ： 庄 严( 1 9 6 3 - ) ， 男， 安徽 合肥人 ， 技师 ， 国网安徽 省电力公 司培训 中心 ， 从 事电力专业的教 学工作。 李路 遥( 1 9 8 9 - ) ， 男， 安徽 阜阳人 ， 助理工程师 ， 国网淮南供 电公 司， 从 事输 电线路运 维管理工作。 马 超 ( 1 9 6 9 - ) ， 男， 安徽 淮南人 ， 高级技 师 ， 国网淮南供 电公 司， 从 事输 电线路运行 维护工作。 48 庄严 ， 李 路遥 ， 马超 ：架空输电线路 防雷措施 探讨 起 的线 路 过 电压 。 2 雷击的主要原 因 造成高压输电线路遭受雷击的原因 有 很 多 ， 和 绝缘 子 的放 电 电压 、 雷 电 电流 大小以及杆塔接地阻值等有直接关 系。 因此 ， 要想保护高压输电线的安全 ， 一定 要掌握雷击 活动的主要规律 ， 清楚 导致 雷击的主要 原因 ， 才能更好地保 护高压 输电线的稳定和安全 。 图 l 感应 雷过电压、 直击 雷过 电压 示意图 ( 1 ) 地形 比较复杂、 风口以及山谷等地是雷击的主要发生场所 。这些 比较特殊的环境大 幅度增加 了雷击频率 ， 在每个雷电 F t 雷云和地面之间的雷击概率可 以达到每平方公里 0 0 1 5次。 ( 2 ) 一般在绝缘能力不强的耐张杆上容易发生雷击 ， 虽然 目前 的技术水平使直线杆塔上 的绝缘配 置有所提高 ， 却没有把耐张杆的绝缘配置予以提高 ， 进而导致耐张杆要承受 比从前更大的负荷 ， 使耐张 杆的绝缘薄弱点产生。 ( 3 ) 雷击经常出现在高山上或者是土壤电阻率 比较高的地方 。当接地电阻长时间深埋地下会被腐 蚀 ， 使导体的绝缘面积有效减少 ， 分散雷电流的能力就会有所下降， 严重时会导致地面断裂。质量不合 格的接地电阻还容易引发绝缘闪络 ， 接地 电阻的变化和雷击跳闸的次数是成正 比的。 ( 4 ) 雷击也经常发生在避雷线保护角的大杆塔上 ， 避雷线的保护范 围一般是指 以避雷线和外侧导 线连线与垂直线之间的夹角就是保护角 ， 它的主要功能是避免输电线不被雷电击中， 保护角的大小 和保 护能力是成反 比的。但是在实际运用中， 它的保护作用被逐渐弱化 ， 不仅 没有很好地保护绝缘子串， 还 可能导致雷 电对输电线 的绕击状况发生 。 3 防 雷措 施 3 1 降低杆塔接地 电 阻 在 防雷措施中， 决定线路反击耐雷水平 的决定因素是杆塔 的接地电阻。塔顶电位 的高低很大程度 上决定于接地 电阻值的大小 ， 如果杆塔的接地电阻过于大 ， 那么雷击时很容易造成塔顶电位上升 ， 导致 线路反击的状况。如果接地电阻的阻值合理 ， 并且在雷 电刚好击 中塔顶或者避雷线时 ， 接地 电阻就会把 很强的雷电流导人大地 ， 进而保证 了输 电线路的安全。 表2 降 低 杆 塔 接 地 电 阻 和 提 高u 5 0 放 电 电 压 时 的 耐 雷 水 平( k A 的 关 系 表 1 电阻与线路耐雷水 平的关系1T _ 一 从表 1 、 表 2中能看出杆塔接地电阻的大小将直接影响耐雷水平 ， 降低杆塔接地 电阻和提高 U 5 0 放 电电压时能提高杆塔的耐雷水平。可结合每基杆塔所处地质结构特点和地形地貌 ， 有针对性地实施 措施 ， 因地制宜 ， 合理选择 ， 通过使用降阻剂 、 换土、 埋设 足够长的接地体等方法降低杆塔 附近土壤的电 阻率 。 3 2 架设 避 雷 线 在高压或者超高压的输电线路中， 避雷线是最基础的防雷设施 ， 其 主要作用是避免雷直击输 电线 。 避雷线的主要作用是可以分担一部分雷电流 ， 使流人杆塔的电流有效减少 ， 起到降低塔顶 电位的作用 ； 49 安徽 电气工程职业技术学 院学报 第二 十一卷第三期 利用导线之间的耦合作用降低绝缘线路上的电压； 利用对导线 的屏蔽作用可以使输电线 的感应过电压 有效降低。输电线路的电压越高， 在整体线路 的造价中避雷线所 占比例就越小 ， 如果是 2 2 0 k V的输电 线路 中， 全线都要架设避雷线。 3 3 架设藕合地 线 如果降低杆塔接地电阻的工作十分困难 ， 可以采取在输电线下方架设地线的方法， 使绝缘子串上的 电压有效降低 ， 而且耦合地线还可以起到一定的分散雷电流的作用。经过很多实践证 明， 耦合地线能使 雷击跳闸率显著降低。 3 4采用不平衡 绝缘原 则 同杆架设双回路的输电线路设置方法能够节省很多线路用地 ， 但一般的防雷措施在此种线路中防 雷效果不佳 ， 这时就可以根据不平衡原则 ， 让两个回路的绝缘子串片数不相等。在雷击时绝缘子片数较 少 的回路先闪络 ， 闪络后的导线就等于是地线 ， 提高了另一 回路导线的耐雷能力 ， 确保另一回路能够继 续供电。 3 5 加装线路避 雷器 在一些雷 电活动很频繁的地区， 对于一些经过多次改造仍然不能达标的接地电阻杆段 ， 就可以在线 路 上加装 避雷 器 。当杆塔 和导 线之 间 的 电位差高于避雷器的动作 电压时 ， 避雷 器就能发挥其分流作用。这 时有小部分 雷电流经过杆塔或接地线流人大地 ， 大 部分电流经过避雷器流入相邻杆塔 ， 有 效提升了线路的耐雷水平。但由于装设 线路避雷器的造价成本高 ， 所 以输电线 路的有关单位应该科学选择安装位 置 ， 使有限的资金发挥最大效益。 日 反击跳闸率 境击跳阉事 【 l 一 - 】 ， ， _ ， 3 6 高杆塔加 强绝缘 图2 增强绝缘 后同 塔双回 线路4 0 雷电日 下的单回 雷击闪络率示意图 有些输电线路 的路段特殊 ， 需要使 用很高的杆塔 ， 这也代表着杆塔 的着雷机会有所增加。对于很高 的杆塔可以选择增加绝缘子 串的片数 或者是增加塔头之间的距离等方式来提升防雷能力。 从图 2可以看出， 增强绝缘可使线路反击耐雷水平得到提高， 对绕击闪络仅有轻微改善。 4 结 束 语 随着架空线路杆塔越来越高 ， 线路走廊越来越密集 ， 客观导致输电线路遭受雷击的风险增大。要想 提升高压架空输电线路的防雷性能， 在输电线路的工程设计环