不同电压等级架空输电线路雷电防护特征探究

安才生

摘 要：不同的电压等级架空输电线路雷电防护策略是不同的，需要对输电线路的雷电防护策略进行分析。我国使用的是交流输电线路和直流输电线路，交流输电线路的电压是110kV到1000kV之间，直流输电线路为±500kV到±800kV，这一电压的范围是主要的研究对象，通过对不同电压等级架空输电线路雷电防护特征进行分析，提出具体的防护措施。

关键词：不同电压等级；架空输电线路；雷电防护特征

雷电防护在输电线路的使用中是十分关键的，如果没有将雷电防护工作做好，那么整个输电线路就会面临着安全隐患。雷电防护工作需要结合不同等级的电压进行分析，在分析的过程中，需要通过输电线路的耐雷性能、绝缘配置、结构参数和地理环境对雷电防护进行分析，在这样的情况下就需要结合以往的雷电事件综合考虑。本文就是对不同电压等级架空输电线路雷电防护的特征进行分析，为相关的工作人员建立正确的雷电防护理念。

1 分析的对象

本文是通过对110、220、750和1000kV的输电线路和±500和±800kV等级的直流输电线路作为整个输电线路的研究对象，交直流架空输电线路拥有的防雷特征有两大种，一种是绕击特征，另外一种是反击特征，绕击特征包括：绕击耐雷水平、跳闸率和绕击电流，反击特征包括：跳闸率和反击耐雷水平，本文在进行反击特征和绕击特征分析的时候使用的是电磁计算程序进行的计算，在计算的过程中，需要使用杆塔分段多波阻抗模型，在使用的过程中还要考虑非线性特性，判断依据是绝缘子闪络的方法。

2 架空输电线路反击特征的分析

2.1 交流输电线路的反击特征分析

交流电的反击特征需要通过导线的周期变化来观察，在观察的过程中，需要根据反击耐雷水平和导线的电压的关系进行分析，在分析的过程中，需要将交流输电线路的反击闪络率控制在一定的范围内，而且无论是什么时候，必须要在平均数值的范围内，杆塔接地电阻的取值如下：7Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω，通过计算可以知道交流输电线路的反击闪络率和反击耐雷水平。通过研究可以发现，同一个电压等级的架空输电线路的耐雷水平与电阻有着很大的关系，反击耐雷水平与电阻成反比。如果是在杆塔接地电阻相同的情况下，那么电压等级的不断提升，反击耐雷水平也会逐渐的增加。通过以上的分析可以得出以下的结论：如果是在平原地区，土壤的电阻不大的情况下，那么就不需要对反击跳闸防护问题过于关注，因为雷电的发生频率并不高。

2.2 直流输电线路反击特征的分析

直流输电线路的反击特征需要结合反击闪络进行分析，在雷击避雷针后，那么就要利用绝缘子的两端进行反击闪络的判断，反击闪络是对不同电压等级架空输电线路雷电防护特征分析不可缺少的条件。直流输电线路的运行对导线有着要求，导线必须要是直流电的电压，这一工作电压会影响着反击计算的准确性，因为绝缘子串会受到两端电压的影响。现在的直流输电线路的地闪有90%是负极性，尤其是在横断挂点处，整个电压呈现的是负极性的电压。如果悬挂正极导线的绝缘子的电压大于负极的电压，那么反击闪络通常就会呈现为正极性的导线侧。如果直流输电线路在绝缘水平上较高，那么是不容易出现反击闪络的。

3 输电线路绕击特征分析

输电线路绕击特征分析主要是根据最大的绕击电流和耐雷水平分析的，这两个是影响着输电线路绕击特征最重要的影响因素。输电线路的综合指标是闪络率，以下是对直流输电线路和交流输电线路绕击绕击特征进行具体的分析：

交流输电线路的导线电压和耐雷水平有着很大的关系，在进行分析的时候，一定要保证耐雷水平和闪络率在同一个周期内，这样就可以使整体的平均值误差减小，在交流电压等级不断的上升的时候，耐雷水平也会不断地上升，从2.65KA会增加到31.31KA，最大绕击电流与整个交流线路的结构、地形、导线的电压有关，本文是对保护角为-10°到25°这一范围内地面的斜角是0°和20°，在这一条件下进行闪络率和最大绕击电流的分析。

3.1 地面倾斜角为0°

在地面倾斜角为0°的情况下，不同电压等级交流输电线路的最大绕击电流如图1所示，绕击闪络率如表2所示。在线路保护角相同的情况下，随着输电线路电压等级的增加，杆塔高度增加，最大绕击电流幅值也随之增加；对于相同电压等级的交流输电线路，减小保护角可以显著降低最大绕击电流幅值及绕击闪络率。

3.2 地面倾斜角为20°

在地面倾斜角为20°的情况下，不同电压等级交流输电线路的最大绕击电流如图2所示，绕击闪络率如表2所示。最大绕击电流和绕击闪络率随保护角的变化趋势与平原条件下的类似。对于110kV和220kV交流输电线路，当线路保护角为25°时，其最大绕击电流分别为21.97kA和81.97kA；对于500，750和1000kV交流输电线路，当线路保护角为15°时，其最大绕击电流分别为44.69，76.44和122kA，上述最大绕击电流值均显著高于平原地区的相应值。由于地形的影响，大地对输电线路下边坡边相导线的屏蔽作用减弱，边相导线的暴露空间扩大，使得最大绕击电流增加，并导致处于山区的交流输电线路的绕击闪络率显著高于平原地区。

4 输电线路雷电防护措施

110kV和220kV交流输电线路的反击耐雷水平低、反击闪络率高，而平原和山区的绕击闪络率均较低，故针对110kV和220kV交流输电线路，应主要关注其反击特征。根据表2的计算结果，通过降低接地电阻可以较好地抑制反击闪络率。500kV和750kV交流输电线路的反击耐雷水平较高、反击闪络率较低，一般情况下，杆塔的接地可采用基础的自然接地，在高土壤电阻率地区，采用辅助接地体，适当降低阻值。

5 结论

受电压等级、避雷线保护角和地形地貌等因素影响，架空输电线路的反、绕击特征呈现明显的差异性。在开展输电线路的防雷工作时，应树立因地制宜的差异化防雷思想，针对架空输电线路的雷电防护特征，制定合理的雷电防护措施，以达到技术性和经济性的最优化。

参考文献

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