山区超高压输电线路运行中的新型防雷措施及其效果

王爱 WANG Ai

（包头职业技术学院，包头 014030）

（Baotou Vocational&Technical College，Baotou 014030，China）

1 山区超高压输电线路的新型防雷保护措施

对于内蒙古山区的超高压输电线路来说，由于海拔较高，山体坡度较陡，使得常规措施的防雷效果不显著，尤其是绕击雷害比率的不断上升。近几年，在线路不断运行的经验中，采取了一些新型的防雷措施，具体情况如下。

1.1 合理选择输电线路的绝缘配合 绝缘配合要综合考虑电气设备可能承受的各种电压、保护装置的特性和设备绝缘对各种电压的耐受特性，合理地确定设备必要的绝缘水平。

1.1.1 架空送电线路的绝缘配合设计 解决杆塔和档距中央各种可能放电途径的绝缘选择和相互配合的问题，包括：杆塔上的绝缘配合设计、档距中央导线及避雷线间的绝缘配合设计、档距中央导线对地及各被跨越物的绝缘配合设计、档距中央不同相导线间的绝缘配合设计。

1.1.2 绝缘子串片数的选择 在正常运行电压作用下，绝缘子应有足够的机电破坏强度；足够的电气绝缘强度；绝缘子片数的选择要满足操作过电压的要求。耐张绝缘子串的电气强度应略高于悬垂绝缘子串，同一电压等级的耐张绝缘子串应比悬垂绝缘子串多1～2片。

1.2 雷电定位系统 雷电定位系统是最新、最先进的一种防雷措施，它是一种大面积、全自动、实时监测雷电的计算机在线系统[2]。

尽管现阶段雷电定位系统在应用上还存在着一些问题，但是它的应用还是给我们带来了方便。通过应用雷电定位系统，我们可以利用该系统的雷电数据，更快捷、有效地发现雷电多发区，加强保护措施。现阶段我国很多单位都给出了雷电密度图，它能够很好地展示雷电活动的规律，帮助有关人员科学地分析雷电数据，也有一些科研单位在雷电密度图的基础上开展防雷研究。

1.3 安装线路型避雷器 就算在全线架设避雷线，在导线上出现过电压的情况也是有可能的。要想真正地避免这种现象的出现，应该安装线路型避雷器，因为它能够把雷击所产生的过电压释放到大地，制约了电压的升高，保障了线路和设备的安全。

雷电流强度、线路绝缘子的50%放电电压和塔体的冲击接地电阻是三个影响线路耐雷水平的重要因素。通常来讲，地理位置和大气条件会影响到雷电流强度，但是线路的50%放电电压是一定的。在过去采用降低塔体的接地电阻是提高输电线路耐雷水平的主要方式，但是在山区该方式的可行性很小，导致输电线路屡遭雷击。

加装避雷器后，当线路遭受雷击时，一部分雷电流经避雷线传入相邻杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线，传播到相邻杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时，由于电磁感应作用，将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。由于避雷器的分流远大于从避雷线中分流的雷电流，这种分流的耦合作用将使导线电位升高，使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络。因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。

线路避雷器对接地电阻的要求不高，因为它自身具有钳电位作用，这提高了其在山区线路防雷的可行性，加装避雷器前后线路的耐雷水平与杆塔冲击接地电阻的关系见图1，从图中可以看出加装线路避雷器后的防雷效果是十分明显的。

国内外工程实践表明，线路防雷用的金属氧化物避雷器无论在防止雷直击导线方面，还是在雷击塔顶或避雷线时的反击方面都是非常有效的。并且在500kV输电线路容易遭受雷击的外相安装1支避雷器，可以避免线路因为遭受绕击雷而发生绝缘闪络，同时在较大程度上提高线路耐反击雷的能力。这也就是使用线路避雷器的效果所在。

图1 线路耐雷水平Iw与杆塔冲击接地电阻Rt的关系

2 内蒙古山区输电线路的实际运行情况

内蒙古地区整体海拔高度较高，超高压输电线路多架设在旷野、山区等人烟稀少的地方，再加上风沙情况相当严重，所以导致了雷击跳闸事故发生率的居高不下。但近年来，采用了一些新型防雷措施，使得线路的耐雷水平明显提高。

①在山区输电线路的绝缘配合上考虑耐受雷电过电压的需要，酌量增加绝缘子片数。

②在杆塔上加装线路避雷器成为一种有效、方便的防雷措施。线路避雷器在雷电活动强烈，降低杆塔接地电阻困难等特殊线段上安装使用，可有效降低雷击跳闸事故率，提高交流输电线路的耐雷水平。

对于内蒙古地区500kV的输电线路，线路避雷器在山区输电线路已经开始使用，能够有效地降低雷击跳闸事故率。内蒙古地区包旗线为2006年施工建设的500kV线路，在雷害事故严重地段使用线路避雷器之后的跳闸率如表1所示。

表1 包旗线跳闸率（次/100km·a）

但是在线路避雷器的使用过程中，也发现它的保护范围只有1～3基杆塔，不能使邻近杆塔线路绝缘子（串）得到确实有效的保护，没有可外延的雷击保护范围，必须每基杆塔都装设才会有效防止雷击跳闸事故的发生。由于其造价很高，不能每基杆塔都装设避雷器，导致线路长且杆塔数多的线路无法可靠经济运行。

3 小结

常规的防雷保护措施由于其本身的不足，以及实际地理环境的影响，使得架空送电线路仍存在一定的雷击跳闸率和事故率，像内蒙古地区还相当高。但是随着新型防雷保护措施的出现，特别是线路避雷器的使用，能够很好地限制雷击跳闸事故率，使内蒙古山区输电线路的防雷工作迈上了一个新台阶。但是线路避雷器也有一定的缺陷，对于它的防雷效果还需深入研究。

[1]周泽存，沈其工，方瑜，王大忠.高电压技术[M].中国电力出版社，2005.

[2]周延龄，黎利佳，苏贻泰.雷电定位系统的开发与应用[J].中国电力，1999，32（7）：31-35.

[3]杨茂辉，谭建敏.线路避雷器在线路防雷上的应用[J].广东电力，2003，16（4）：53-55.