1000kV特高压交流输电线路雷击危害及防雷接地对策

黄克选　苏蕾　姚舜

摘要：随着特高压输电线路的数目日益增多，电力系統的运行安全问题也日益引起人们的重视。由于高压输电线路本身的结构比较复杂，又极易遭受雷击，一旦遭受雷击，特高压输电线路就会发生短路和起火，对电力系统的正常运转造成极大的威胁。所以，为了有效地保护人民的生命和财产，促进经济的平稳发展，必须做好特高压输电线路的防雷工作。本文就1000kV特高压直流输电线路的防雷技术进行了探讨，为今后的工作提供了借鉴。

关键词：特高压输电线路;防雷工程;设计

0.引言

为确保特高压线路的安全运行，输电线路的防雷工作是其中的关键，只有对国内外特高压输电线路的实际运行情况做出充分的了解，并汲取相关的经验，才能建立起经济合理、技术先进的输电线路。一般来说，由于特高压线路的施工位置和环境都比较恶劣，很多地方都是在山区，所以经常会有闪电袭击，所以在特高压线路上经常会发生故障。针对特高压线路的雷击，其主要特征有两个：一是由于线路的绝缘等级比较高，通常在雷击中出现闪络现象的可能性较低;二是由于线路建设后的杆塔比较高，因此很容易出现绕线现象。欧美等发达国家，为了使雷电过电压尽可能的被防护，在特高压线路上都做了详细的防雷工作，积累了丰富的经验。因此，有必要吸取和借鉴国外先进的技术，以解决我国1000kV特高压线路的防雷问题。

1.交流特高压输电线路

目前国内的输电线路中，采用的是1000kV的交流特高压输电线路，所以在全输电线路中，交流特高压输电线路可以满足区域间的电能输送和二次分配。交流特高压输电线路的塔架构造特点：交流特高压输电线路在使用过程中要适当地设定间距以及间隙，所以设计者应按现场条件进行架设，并保证绝缘子的高度大于1米，而交流特高压电线与地面之间的间隔应大于26米。由于大部分的杆塔都在50米以下，杆塔的长度超过80米，所以在进行杆塔的强度计算时，设计者必须根据杆塔的塔高和塔的应力值来进行计算，因为特高压电线重量大，杆塔的设计高达50米，所以其承受的应力值非常大，所以所确定的1000kV电压等级交流特高压输电线路杆塔的强度是常规500kV线杆塔的4倍。

2.影响1000kV特高压输电线路绕击耐雷性能的因素

2.1地面倾角的影响

在相同的杆塔高度，绕击率随地表倾角的增加而增加，而地形对绕击跳闸的影响也很大;对普通的杆塔来说，平原上的闪电绕击率很低，基本上可以达到完全覆盖的要求，但是当坡度发生变化时，丘陵和山区线路的绕击率就会增加。

2.2杆塔高度的影响

在相同的保护角度、相同的地面倾角和相同数量的绝缘子片数的情况下，随着杆塔高度的增加，绕击率逐渐增加。随着杆塔高度的增加，绕线速度也随之增加。在10度的保护角度下，65m的杆塔在不影响线路的耐雷性的前提下，其绕击率降低63%。另外，随着杆塔高度的增大，反击跳闸率也会随之增大，所以在有条件的前提下，应尽可能地减少杆塔的高度，以提高输电线路的抗雷能力。

2.3防护角度的作用

相同情况下，随着避雷线防护角度的增加，绕击率也随之增加。与地面倾斜角度、杆塔高度的变化比较，保护角度的变化更为明显，在平地上，保护角度为100的保护角度比15°保护角度可以减少65%，而在山地、丘陵，由于地面倾斜角度增加，保护角度越小，绕击率越低。在15°的地表倾斜情况下，5°防护角度大于10°的保护角度，可以降低62.4%的绕击率，而在地表倾斜角度为200的情况下，降低约70.2%。可以认为，与其他因素相比，保护角度对绕击率的影响更为明显。

2.4系统工作电压的影响

随着三相线路工作电压相角的改变，工作电压值改变，三相电流A、B、C三相绕击跳闸率也随之变化。在B相位工作时，相位的相角从0°逐渐增加到180°时，A、C相的工作工作电压相角也随之发生变化。B相的工作电压相角从0度到180度，工作电压的大小随时间的推移呈下降趋势，绕击性下降。对同一时间的不同位置，A、B、C三相绕击跳断率最小，A、C相绕击跳断率相近，但A、C相绕击跳断率均较B相绕击跳断率高，但A相绕击跳断率略高。

3.1000kV特高压交流输电线路防雷措施

3.1高压输电线路的防雷

降低塔柱高度和塔顶电势，从而减少实际的接地电阻，增强输电线路的防雷防护。

3.2避雷针的保护

在进行防雷保护时，发现有些电力杆塔的位置很高，因此闪电发生的位置会与高压塔线之间的距离非常接近，或者是与塔线相平行，这样的话，塔周围的电磁环境就会变得十分复杂，近距离的接触，很容易导致短路。为更好的解决此问题，可考虑在塔内设置横向避雷器。其具体做法和方法是在1000kV架空线路的两端分别设置横向避雷针，并在其两端增加绝缘层，以防止闪电进入，从而降低雷击。

3.3新防雷方式无源电晕场驱雷器

无源电晕场无源驱雷器是利用金属多短针形成的“似尖端效应”，在一定程度上提高了受保护对象的电场强度，但比常规的避雷针要低。该驱雷器由大量的短针头构成，底部有一个支架，雷暴云时雷云的电场会超过空气击穿临界点，电晕室和电晕室顶部会产生高达30毫秒的电晕离子，从而在驱雷器和受保护对象的上空形成电晕离子层。

3.4接地保护角度的合理降低

为使1000kV特高压线路的总体防雷能力最大化，降低绕击跳闸是一项十分必要的措施。接地导线的屏蔽特性对输电线路的避雷能力及发生绕击的几率有很大的影响。

4.结束语

1000kV特高压交流输电线路运行过程中，由于雷电的存在，会给电网带来很大的安全隐患，因此，防雷技术的出现和应用可以实现对1000kV特高压交流输电线路的有效保护，使1000kV特高压交流输电线路安全、稳定、安全运行，为电网的稳定、可靠、可靠提供了技术支撑。

参考文献

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[2]李笑怡.防雷技术在输电线路设计的应用[J].集成电路应用，2020（1）：70-71.