超高压输电线路雷电绕击与防雷技术研究分析

陈士猛

摘要：为了全面提升超高压输电线路应用质量，要结合其应用情况落实合理的管控方案，尤其是对雷电绕击问题，要匹配合理的防雷技术方案，安装线路避雷器、可控放电避雷器等，打造良好的防雷结构，减少经济损失和人员伤亡。本文结合案例对超高压输电线路雷电绕击情况予以分析，并着重对与相应的防雷技术展开讨论。

关键词：超高压输电线路;雷电绕击;防雷技术

在输电线路可靠性管理方面，防雷处理工作非常关键，尤其是绕击问题，会造成雷击跳闸现象，需要配合合理且有效的防雷处理工序，才能减少雷击产生的危害和影响，为电力系统安全稳定运行提供保障。

一、案例分析

本文以某电网500kV天瓶12号线A相跳闸为例，出现跳闸问题后，两侧的两套纵联保护动作同时启动，相关人员对当天的事故区域范围内的落雷点进行了研究，发现共计25个，并且，A相玻璃瓷瓶位置以及金具的部分位置都出现了不同程度的放电痕迹。

（一）计算故障

为了全面分析故障问题，相关技术部门对临界击距和临界电流进行计算分析，主要是凭借电气几何模型的评估，判定击距大小数值和雷电流幅值相关联，对应的几何模型也是将雷电作为电导电位完成分析，并且匹配避雷线、导线和大地击距等数据最终判定相应的雷击位置[1]。

另外，应用=计算临界击距，其中rk表示的是绕击临界击距、hd表示的是导线平均的悬挂高度数值、hb表示的是避雷线平均的悬挂高度数值，而两个基础角度，α表示的是导线保护角、θ表示的是杆塔结构的坡角。一般而言，在进行雷电流幅值测试时，依据美国电气电子工程学会推荐的公式进行计算，认定其数值在63.45kA以下，就认定为不可能发生绕击。

除此之外，技术人员还需要对杆塔绕击闪络进行校验分析，若是出现绕击，则导线上电压会在雷电流幅值增加后逐渐增大，并且，一旦电压参数超出线路绝缘子冲击闪络电压参数后，绝缘子就会出现闪络问题。结合案例的情况，按照=计算电流幅值，其中，z表示的是导线的波阻抗、U50%表示的是绝缘子串处于50%放电的状态，得出绕击最小电流参数为16.476。

综上所述，整个超高压输电线路电流处于16.476kA≤Ia≤63.45kA，杆塔就会出现绕击问题[2]。

（二）故障分析

在完成故障计算后，就要对超高压输电线路出现绕击问题的故障情况予以分析，以保证能落实后续有效的控制工作[3]。技术人员依据杆塔周围的地貌环境以及线路接地电阻参数进行了相关计算，并且评估出出现绕击问题的电流范围。在配置雷电定位系统后可知，线路故障前后区域内雷电活动较多，并且雷点密度较大，然而却并没有达到线路杆塔亦或是避雷线出现反击故障的条件，故障杆塔的基础接地电阻参数较小，且在高山斜坡位置，因此，故障也集中在线路边相的A相位置，初步判定是天瓶线故障造成的雷电绕击。

二、超高压输电线路防雷技术应用建议

为了避免绕击对整个超高压输电线路应用运行安全性产生的影响，要结合实际情况落实完整的调控规划，确保防雷技术方案能发挥实际作用，打造更加安全且高效的超高压输电线路应用管控平台。在处理超高压输电线路绕击防雷控制工作的过程中，要综合考量现场环境，从而优选对应的处理方案。

（一）缩小保护角参数范围

在对超高压输电线路进行全面调研分析后可知，线路的保护角数值越小，对应的线路绕击率也会越小，两者呈现出正比例关系，因此，缩小保护角参数范围成为了有效降低绕击跳闸率的手段之一。然而，对于一些已经建成的线路而言，难以及时完成线路保护角的处理和调控，这种方案的可行性较低，特别是一些山区地面倾角本身较大的杆塔结构，因为塔头设计参数会对保护角的角度有一定程度上的影响。基于此，将缩小保护角参数范围的方案应用在新建输电线路防雷控制工作中效果更为突出[4]。

（二）安装塔头避雷针设备

主要是结合超高压线路的实际情况，依据塔头的位置合理安装可控放电避雷针，并且以及具体标准选取匹配型号，不仅能提升杆塔结构的引雷效果，也能强化杆塔周围设施雷电的屏蔽效果，减少雷电绕击导线事件发生的概率，也能最大程度上避免绕击跳闸率的增大。

另外，发生绕击的雷电流数值不大，因此，将接地电阻数值控制在合理参数范围内，能将雷电吸引到杆塔结构后避免反击闪络，并且这种方案不会增加反击跳闸率，真正意义上提高应用效果。

值得一提的是，为了保证相关工作工序的规范性，要确保可控放电避雷针安装的方式和安装的位置等基础情况都能满足实际需求，充分发挥设备的防护作用，从而有效调控杆塔接地电阻的相应参数，保证杆塔接地电阻参数符合预期，集中优化杆塔降阻水平[5]。

（三）降低杆塔的接地电阻参数

对于整个超高压输电线路而言，有效降低杆塔的接地电阻能更好地完成相应工作，降低雷击塔顶的点位参数，维护线路的耐雷效果。目前，较为常见的降低杆塔接地电阻的方式包括深埋式接地极处理、填充低阻物质等方案，属于常规化管理内容。

（四）安装线路氧化锌避雷器

为了全面提升超高压输电线路雷电绕击控制工作的水平，提升供電可靠性，并且结合实际环境安装氧化锌避雷器，避免线路绕击事故。在线路结构中，避雷器和绝缘子串本身就是依据并联的方式连接，此时，若是雷电绕击线路亦或是雷电击中杆塔结构，对应的绝缘子串两端就会因为过电压现象出现异常，此时，避雷器会借助阀片的非线性伏安特性完成工作，有效对闪络电压参数予以控制。

一方面，雷电在流经避雷器的过程中就会形成泄放状态，避雷器借助工频续流有效及时完成截断处理，减少电流的蔓延，最大程度上维护整个电网运行的安全性。

另一方面，线路两端断路器对跳闸处理的约束控制，配合理论计算分析和实践证明，氧化锌避雷器应用在线路段，能减少接地电阻参数，并且提升整个线路的耐雷效果，避免线路雷击跳闸。最关键的是，合理减少雷击跳闸就能极大程度上避免线路的非计划类停电，确保电力系统供电的可靠性和稳定性。

在全面分析相关技术后可知，匹配现场环境和技术要求的方案才能投入使用，因此，选择安装避雷器的方式调节绕组现象，保证避雷效果最优化[6]。

结束语：

总而言之，在超高压输电线路雷电绕击工作中，要依据实际情况选取适宜的控制方案，并且保证相关工作都能顺利落实，在综合分析绕击故障后，在停电时间范围内完成线路避雷器的安装，全面提升整个线路应用效果。

参考文献：

[1]燕列将，董浩辉，杨蒙.超高压输电线路雷电绕击及防雷[J].环球市场，2017（18）：134.

[2]谢佳，石玮佳，马晓薇，等.污秽绝缘子串对超高压输电线路绕击耐雷性能影响分析[J].电瓷避雷器，2018（3）：179-183，189.

[3]陈兰杭.特高压输电线路雷电绕击的计算与分析[D].江苏：江苏大学，2018.

[4]田洪，王宁，陈天翔，等.线路避雷器提高超高压大跨越架空线路绕击耐雷水平的仿真研究[J].高电压技术，2016，41（1）：63-68.

[5]刘敏，张运周，崔江静，等.应用改进的电气几何模型分析500kV同塔双回输电线路雷电绕击性能[J].广东电力，2018，25（6）：30-34，90.

[6]金鑫.东北地区500kV输电线路绕击雷防护方案研究[D].辽宁：大连理工大学，2017.