110～500 k V同塔多回输电线路防雷保护措施浅析

丁 武

（广东电网公司汕头供电局，广东 汕头515000）

0 引言

广东汕头地区雷电活动强烈，雷击一直是导致110～500 k V输电线路跳闸的主要原因之一。随着电网建设步伐的加快，输电线路走廊日趋紧张，为节约线路走廊用地，提高单位面积线路走廊的输送容量，往往多回输电线路同塔架设。但受线路走廊宽度的限制，每回线路的三相导线一般采用垂直排列形式，导致杆塔高度增加，使线路遭受雷击的次数增加；同时，因导线引雷的面积增大，避雷线的屏蔽效果有所减弱，所以更易发生雷电绕击跳闸；另一方面，架设多回线路的杆塔结构更加复杂，杆塔波阻抗增大，杆塔或避雷线更容易被雷电击中而发生雷电反击跳闸。同塔多回输电线路一旦受到雷击，容易发生两回以上线路同时跳闸的情况，从而引起较大电力安全事件。本文通过分析影响110 k V及以上同塔多回线路雷击跳闸率的因素，提出降低线路反击、绕击跳闸率的方法，总结出相应的防雷保护措施。

1 防雷术语

（1）雷击跳闸率：指将雷电活动折算为40个雷电日，输电线路长度折算为100 km的条件下，每年输电线路发生雷击跳闸的次数。

（2）耐雷水平：指引发输电线路绝缘闪络的最小雷电流。耐雷水平越高，意味着线路的防雷性能越好，越不易发生绝缘闪络。

（3）雷电反击：指雷电击中输电线路杆塔或避雷线，造成导线与大地发生绝缘闪络。

（4）雷电绕击：指雷电绕过输电线路避雷线，击中导线，造成导线与大地发生绝缘闪络。

（5）线路保护角：指在杆塔上，避雷线对水平面的垂直线和避雷线与最外侧导线的连线之间的夹角。

2 影响110～500 k V同塔多回输电线路反击、绕击跳闸率

2．1 影响输电线路反击跳闸率的因素

2．1．1 接地电阻对反击跳闸率的影响

接地电阻增大时，单回输电线路反击跳闸率和同塔双回、四回输电线路同时跳闸率都增加；接地电阻减小时，线路反击跳闸率会降低。所以，降低杆塔的接地电阻，能有效降低单回和同塔双回、四回线路的跳闸率，是降低线路反击跳闸率的有效措施。

2．1．2 杆塔高度对反击跳闸率的影响

随着杆塔高度的增加，输电线路截获的雷电就会增多。因为杆塔越高，吸引雷电的面积越大，所以增加了杆塔着雷次数；同时，因雷电击中杆塔顶部后沿塔身传播至接地装置时，引起的负反射被返回到杆塔顶部所需的时间会增长，增高了杆塔顶部电位，会造成雷击反击。因此，降低杆塔的高度，可以降低反击跳闸率。

2．1．3 绝缘配置对反击跳闸率的影响

反击跳闸是由于雷电击中杆塔顶部后，杆塔顶部的电位与导线的电位相差很大，引起绝缘子闪络造成的。绝缘子的绝缘配置对反击耐雷性能影响很大，绝缘配置增大，耐雷水平增强，跳闸率下降。所以，增加绝缘配置，可以降低反击跳闸率。

2．2 影响输电线路绕击跳闸率的因素

2．2．1 地面倾角对绕击跳闸率的影响

如果输电线路一部分经过平原地带，另一部分经过山区地带，那么，在山区地带线路段的绕击跳闸率大于在平原地带的绕击跳闸率。地面坡度较小（小于10°）时，山区地形对线路的绕击跳闸率影响不大；地面坡度开始增大时，绕击跳闸率呈非线性逐步上升；当坡度增大到某一数值时，山区地形对绕击跳闸率有较大影响，而且随着坡度增加，这种影响会越来越大，绕击跳闸率越来越高。所以，处于山区的线路段，要加强雷电绕击保护，降低其绕击跳闸率。

2．2．2 线路保护角对绕击跳闸率的影响

在雷电下落的过程中，物体表面的场强会不断增强，因导线在避雷线的下方，受避雷线的屏蔽，雷电一般是击中避雷线而不是导线。当落雷与导线的侧面距离足够远时，雷电全部落在地面，如落雷与导线的侧面距离较小，雷电有可能绕击导线。线路保护角增大，避雷线与导线的水平距离增加，屏蔽弧与暴露弧的水平距离也增加，导线的暴露距离增大，从而也增大了绕击跳闸率。绕击跳闸率对保护角很敏感，保护角开始增大时，线路的绕击跳闸率增加并不是很快，当保护角增大并超过一定数值后，绕击跳闸率会更快地增大；如保护角减小至0或负数，导线受避雷线完全屏蔽，绕击跳闸率大大降低。

2．2．3 杆塔呼称高对绕击跳闸率的影响

杆塔越高，其引雷的宽度越大，大地对导线的屏蔽减小，绕击跳闸率增大。绕击跳闸率随着杆塔呼称高的增大而变大，而且处于山区的杆塔呼称高对绕击跳闸率的影响较为明显。所以，位于山区的杆塔要尽量采用低呼称高。

3 110～500 k V同塔多回输电线路防雷保护措施

防雷保护能提高输电线路耐雷水平，降低雷击跳闸率。防雷保护措施的确定，应从线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌、土壤电阻率等自然条件以及运行经验等方面入手，具体可采取如下方法：

3．1 降低反击跳闸率的方法

（1）降低杆塔接地电阻。降低杆塔接地电阻是110～500 k V同塔多回输电线路防雷电反击的基本措施。通过降低杆塔接地电阻，可降低雷电击中杆塔顶部后的电位，从而有效防止雷电反击。

（2）架设耦合地线。如果土壤电阻率很高，难以继续降低杆塔接地电阻，在杆塔允许机械强度下，可在导线的下方架设耦合地线。这样一来，增大了各相导线之间的屏蔽耦合作用，降低了绝缘子串电压，减小了等值波阻抗，从而提高了耐雷水平；同时也加强了击中杆塔雷电流的分流作用，降低了杆塔顶部的电位。

3．2 降低绕击跳闸率的方法

（1）减小避雷线保护角。避雷线对边导线保护角的大小直接影响输电线路对雷电的屏蔽性能，保护角减小，绕击跳闸率就降低。以下方法可减小保护角：1）增加导线绝缘子串的长度，即降低了导线的高度，保护角也就减小。2）在导线、避雷线高度不变的情况下，减小其之间的水平距离，保护角也就减小。

（2）架设旁路架空地线。输电线路的屏蔽系统由避雷线、杆塔、大地组成。线路发生绕击跳闸就是屏蔽系统的引雷能力不够，所以增强屏蔽系统任一组成部分的引雷能力，都可有效减少绕击。架设旁路架空地线是用来增强大地的引雷能力，其原理是：位于山区地带的输电线路，由于山地突出、倾斜，线路下坡侧或山顶两侧的地势低，大地的引雷能力减弱，通过在下坡侧或山顶两侧架设与输电线路平行的一条地线，提高地电位的位置，可增强大地的引雷能力。

3．3 综合防雷保护措施

（1）改善杆塔接地装置。1）延长杆塔地网水平接地体的长度；2）增加地网垂直接地体；3）使用降阻剂；4）敷设导电接地模块。

（2）改善线路绝缘配置。提高同塔所有线路绝缘子的绝缘配置，但不同线路绝缘配置各不相同。如在一回线路绝缘子串上加一片绝缘子，那么在另一回线路的绝缘子串上加两片绝缘子，即采用不平衡绝缘配置。

4 结语

近几年来，汕头供电局在110～500 k V同塔多回输电线路上采用综合防雷保护措施，并加大改造力度。一方面是采取增加垂直接地体、延长水平接地体，尝试在500 k V胪汕甲、乙线上安装导电接地模块等措施，改善杆塔的接地装置。另一方面是改善110～500 k V同塔多回输电线路的绝缘配置，采用回路间差异化绝缘措施，在不同回路的绝缘子串上各增加1～2片绝缘子。再者是在110～500 k V同塔多回输电线路上加装避雷器，如在四回同塔架设的110 k V红浮Ⅰ线、110 k V红浮Ⅱ线、110 k V红万线、110 k V万滨线上加装避雷器。通过上述综合防雷保护措施，汕头电网110～500 k V同塔多回输电线路的雷击跳闸明显减少，降低了同塔多回输电线路遭受雷击的运行风险，提高了汕头地区的供电可靠性。

［1］DL／T5092—1999 110～500 k V架空送电线路设计技术规程［S］