输电线路防雷技术的研究及应用

黄富勇

摘  要：广东省清远市地形以山地丘陵为主，雷击发生较为频繁，其中110 kVxx线在2018～2019年共发生16次雷击跳闸故障，该文选取该输电线为防雷改造研究对象，对110 kVxx线的杆塔的进行雷击概率计算，计算结果与雷击发生次数基本相符。应用输电线路差异化防雷技术，制定了线路防雷改造方案，结果表明，设计方案能够有效降低输电线的雷击跳闸率。

关键词：输电线路;防雷技术;差异化防雷;防雷改造

中图分类号：TM726        文献标志码：A

0 前言

根据作用方式的不同，雷电可以分为感应雷和直击雷。对于感应雷的防范已经较为成熟，直击雷是目前防雷技术的主要研究对象。广东省清远市为丘陵地形，气候湿润，春夏季节常出现雷雨天气，极易发生雷击，为了能够有效地降低雷击造成的输电线跳闸率，减少雷击造成的停电现象，必须对输电线及杆塔进行防雷改造[1]。防雷改造需要选择合适的防雷技术，并且要制定合理的防雷方案。

1 防雷技术及差异化防雷策略

1.1 防雷技术

防雷技术及防雷措施的合理使用，能够有效降低输电线遭受雷击后的跳闸率，目前，较常用的防雷技术及措施有7项。

1.1.1 合理选择输电线路路径

在某些区域中，由于土质电阻率小、位置较高、与地下水较近等原因较容易引雷。架设输电线路时，应当尽量避免在易引雷地区建设杆塔;防雷建设时，对于易引雷地区也应当重点关注和建设。

1.1.2 加强线路绝缘水平

输电线进行防雷建设或改造时，可以通过增加绝缘子片数的方式来加强线路绝缘水平。对于已处于输电状态的线路，如果绝缘水平不符合要求，必须在接地端加装一片绝缘子。在加装一片绝缘子有困难时，可以将旧绝缘子更换为新型绝缘性能高的绝缘子，也可以达到提高线路绝缘水平的目的。

1.1.3 降低杆塔接地电阻

雷电击中杆塔或杆塔避雷针时，接地电阻的大小对杆塔塔顶电位的影响非常大。接地电阻过大，会导致杆塔电位太高，从而影响输电线的输电安全。所以必须应用一些使得杆塔接地电阻尽量低，目前常用的方法包括深埋接地极、使用接地体和对土壤使用降阻材料等。这种防雷措施所需费用较少，且防雷效果显著。

1.1.4 架设避雷线

避雷线在雷擊发生时能够对雷电进行有效分流，能有效屏蔽雷电对输电线的影响。避雷线是接地线，但它并不直接接地，而是通过杆塔进行接地，这样做能够更好地 保护输电线。通常在针对110 kV输电线的防雷保护中，避雷线的绝缘子必须留一些空隙，以防止由于避雷线上电流过大，从而产生大磁场，影响输电线。

1.1.5 加装并联间隙

并联间隙在杆塔遭受雷击时能够有效保护绝缘子，它的安装方式就是将2个金属片安装在绝缘子串上，2个金属片之间的距离大致为绝缘子串长度的85%。单回路杆塔上安装并联间隙，位置一般选择在绝缘子串的向上一侧;直线塔安装并联间隙，在绝缘子的上下侧都要安装。应该注意的是：重点保护的输电线不宜采用并联间隙。

1.1.6 安装可控放电避雷针

可控放电避雷针与传统避雷针的区别在于它可以对自身电场进行控制，在雷电到来之前形成上行电场，从而引导雷电上行，可以减小雷击电流，有效避免雷击故障。它的安装位置一般在杆塔顶部。

1.1.7 安装线路避雷器

杆塔防雷施工应用线路避雷器时，需要将它与绝缘子串进行并联，目的就是为了保护绝缘子。雷击发生时，避雷器动作，雷电从避雷器经过，绝缘子被保护。早期由于避雷器价格较贵，所以只有其他措施尝试无效后，才会使用避雷器。近年来，随着材料价格的降低和技术的进步，避雷器正在获得广泛的使用[2]。

1.2 差异化防雷策略

差异化防雷策略就是对各条输电线路的整体情况进行评估，根据线路重要等级、线路所经区域的雷击情况、线路结构特点等，对输电线路进行精准化、差异化的防雷改造，既要保证线路的防雷安全，又能够最大程度地降低防雷施工成本，得出最佳防雷解决方案。

差异化防雷策略包括2个部分。1）差异化防雷评价体系，要根据输电线的防雷技术参数、输电线自身结构、线路所处区域雷及参数等，对输电线进行综合评价，评价出各杆塔的雷击跳闸率，为差异化改造提供依据。2）差异化防雷改造，根据输电线的差异化评价，对输电线进行有针对性的改造，提高输电线杆塔的耐雷击能力，降低输电线整体的雷击跳闸率。

差异化的防雷改造流程图如图1所示，总共分为4个阶段。

2 输电线路差异化防雷改造方案及改造结果

2.1 清远市110 kVxx线的杆塔情况

该文选择广东省清远市110 kVxx线作为防雷研究对象，2018～2019年该线路发生雷击跳闸次数多达16次，通过收集资料，应用耐雷水平、雷击跳闸率的计算方法对xx线进行计算，计算结果与实际雷击发生次数基本相符合，发生雷击跳闸杆塔的情况见表1。

2.2 110kVxx线差异化防雷改造方案

根据110kVxx线的防雷不足之处，应用差异化防雷技术制定防雷改造方案，从而降低线路的雷击跳闸率。综合考虑输电线停电方案以及尽量降低施工成本，确定了防雷改造方案见表2。

2.3 110 kVxx线差异化防雷措施实施评估

对110 kVxx线进行停电施工作业，完成次序号为1、2、3的全部防雷改造施工。对110 kVxx线进行防雷改造后，输电线的雷击跳闸率见表3。

通过表3可以看出，110kVxx线经过差异化防雷改造后，各杆塔的雷击跳闸率显著下降，有效降低了全线的雷击跳闸率。

3 结语

雷电防御对于输电线安全输电至关重要，各种防雷技术能够有效地提高输电线路的耐雷水平。该文采用差异化防雷改造策略，对线路进行防雷改造，合理利用各种防雷技术，兼顾了降低施工成本和改造防雷设施的双重目标，有效地降低了输电线的雷击跳闸率。

参考文献

[1]张俊心.输电线路的防雷设计计算[J].科技信息，2013（9）：414-415.

[2]黄中华.杭州电网220kV输电线路防雷性能研究[D].北京：华北电力大学，2012.