浅谈高压输电线路的防雷

肖飞

【摘 要】笔者结合本人设计的西双版纳供电局运行的220kV黎明变电站配套110kV线路，对雷击故障的原因、防雷措施及耐雷水平进行定量分析研究。

【关键词】输电线路；防雷措施；雷击跳闸；耐雷水平

0.前言

云南省西双版纳州的雷电活动频繁，年雷暴日达125d，每年因雷击引起的输电线路跳闸数量占跳闸总数量80%以上，跳闸数量较多，线路遭受雷击后引起的故障多数为瞬时性单相接地，也有少部分为瞬时性相间短路或两相接地短路。220kV黎明变电站配套110kV线路在设计前期阶段，根据走访西双版纳供电局了解到，此区域雷击跳闸率较高，线路在设计中应相应采取防护措施，提高线路耐雷水平，减少跳闸率。

1.雷击故障原因

架空输电线路雷害事故的形成经历以下四个阶段：输电线路受到雷电过电压的作用→输电线路发生闪络→输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压→线路跳闸，供电中断。

针对雷害事故形成的四个阶段，现代输电线路在采取防雷保护措施时，要做到“四道防线”，即：

（1）防直击，就是使输电线路不受直击雷。

（2）防闪络，就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络。

（3）防建弧，就是使输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电弧。

（4）防停电，就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。

2.本工程采取的基本防雷措施

2.1安装避雷线

到目前为止沿全线安装避雷线仍然是110kV及以上架空输电线路最重要和最有效的防雷措施，它除了能避免雷电直击导线产生极高的雷电过电压外，还能降低感应过电压提高线路耐雷水平。

2.2降低杆塔接地电阻值

这是提高输电线路耐雷水平和减少反击的主要措施。

2.3加强线路的绝缘水平

增加线路绝缘子片数，改用大爬距绝缘子，增加塔头的空气间距等都能减少线路在雷击时的跳闸率，但这些措施均需要大大增加工程造价，实施起来均有很大的局限性。

2.4采用不平衡绝缘方式

雷击造成同塔双回线路同时跳闸的现象屡见不鲜，这无疑削弱了同塔双回线路的供电可靠率，对同塔双回线路应努力保一回线路供电不中断，最大限度地发挥同塔双回线路的作用，同塔双回线路采用不平衡绝缘方式能提高线路的耐雷和防污水平，能降低双回线路同时跳闸率。

以上介绍的方法均能提高本工程的耐雷水平和降低其雷击跳闸率，下面进行定量分析。

3.工程实例分析

3.1工程简介

220kV黎明变电站配套110kV线路位于云南西双版纳自治州，全长62.251km，共使用杆塔143基，其中单回路116基，双回路27基，导线采用JL/G1A-240/40，地线采用OPGW-80光缆与GJ-80钢绞线，全线沿线80%为中低山地貌。

3.2定量分析

针对上述工程实际参数与采用的防雷措施，定量计算本工程线路的耐雷水平与雷击跳闸率。

（1）地线弧垂fg=7m，地线平均呼高fav=36.7-（2/3）×7=38.03m

（2）导线弧垂fa=12m，地线平均呼高fav=30-（2/3）×12=28m

（3）双地线对边导线的几何耦合系数：

k0=0.317

（4）有电晕下的耦合系数

K=K1*K0=1.25 *.317=.396

（5）杆塔电感

Lt=hm*Lk=42.7*.5=21.35

（6）雷击杆塔时的分流系数：

平地：Ri=7

β=1/（1+18.35/（0.42*400）+（7/（0.42*400））*（2.6/2））=0.860

山地：Ri=15

β=1/（1+18.35/（0.42*400）+（15/（0.42*400））*（2.6/2））=0.816

（7）雷击杆塔时的耐雷水平：

平地：Ri=7

I1=800/（（1-0.346）*0.860*7+（30/36.7-0.346）*0.860*（18.35/2.6）+（1-（31.03/20.80）*.289）*（20.80/2.6））=70.49KA

山地：Ri=15

I1=800/（（1-0.346）*0.816*15+（30/36.7-0.346）*0.816*（18.35/2.6）+（1-（31.03/20.80）*.289）*（20.80/2.6））=52.39KA

（8）雷电流超过I1的概率：

平地：P1=15.812%，山地：P1=25.39%

（9）绕击率

平地：Pa=0.013%，山地：Pa=0.045%

（10）雷绕击于导线时的耐雷水平

I2=8.00（KA）

（11）雷电流超过I2的概率

P=81.113%

（12）建弧率

E=54.37，n=0.761

（13）跳闸率

平地：n=0.25次/100km.40雷暴日.年

山地：n=0.43次/100km.40雷暴日.年

（14）折算本工程跳闸率

Nn=（跳闸率*本线路雷暴日*线路长度）/（规程雷暴日（40）*100）

平地：Nn=（0.25*125*65）/（40*100）=0.508次/年

山地：Nn=（0.43*125*65）/（40*100）=0.873次/年

按地形比例折算：平地 20%，山地 80%

N=0.508*20%+0.873*80%=0.8次/年

以上计算结果满足相关规范要求也和线路运行情况相符合。

4.小结

通过对工程实例的定性分析及线路一年多来的运行情况，本工程在设计过程中采取的防雷措施是有效、可靠的。但是以上防雷技术的合理设计仅仅是降低雷击的跳闸率，由于雷电是自然现象，很难掌握其规律性，只能根据已有线路的运行情况，采用新的技术对其进行预测，做好防控工作，尽量降低跳闸次数。

我国当前的防雷技术还不够成熟，如何有效的降低或是消除雷电事故，仍需要继续探索，并不断的总结经验教训，使输电线路防雷技术更加完善。

【参考文献】

[1]电力工程高压送电线路设计手册（第二版）.

[2]交流电气装置的过电压保护和绝缘配合.

[3]我国输电线路运行现状及防雷保护[J].高电压技术，2001，（06）.