山區送電線路防雷措施探索

關建剛

(商洛供電局，陜西 商洛 726000)

1 概述

商洛位于陜西東南部，地處秦嶺山脈，平均海拔600 m 左右，年降雨量約800 mm。商洛地區雷電日較多，6 ～8月份雷電日(天)平均在70 天左右，平均雷電流幅值在24 kA 左右，平均雷電流幅值變化不顯著，平均落雷密度數值較穩定，每雷電日為0.027 85 個/km2，遠高于平原地區(0.015 個/km2)，呈現頻度高、強度不大的規律。該區域輸配電線路在夏季雷雨季節經常與由西向東運動的雷云相匯合，極易發生雷擊跳閘。通過對330 kV 羅張、柞金Ⅱ線等線路近年來雷擊跳閘情況資料的分析研究發現，線路發生雷擊跳閘的桿塔均位于相對高度較高的山頂上，塔位兩側一般為山溝有坡度地形上的桿塔，由于保護角屏蔽失效區較大，更容易發生雷電繞擊現象。表1 給出2004—2010年330 kV 羅張、柞金Ⅱ線雷擊跳閘統計結果。

表1 羅張線和柞金Ⅱ線路雷擊跳閘統計

表2 為DL 620 規程規定的110～330 kV 架空輸電線路雷擊跳閘率。

表2 110～330 kV 架空輸電線路雷擊跳閘率

可以明顯看出，柞金線和羅張線的雷擊跳閘率遠高于規程給出的0.6 次/(100 km·年)。

2 雷擊跳閘原因分析

330 kV 線路引起雷擊閃絡，主要是因為雷擊塔頂反擊引起絕緣子串閃絡以及雷電繞擊到導線引起絕緣子串閃絡。由表2 可知，當桿塔工頻接地電阻在7～15 Ω 時，雷擊塔頂反擊引起絕緣子串閃絡的雷電流可達105～155 kA。按照陜西電科院雷電定位系統的觀測結果，商洛地區的平均雷電流在25 kA 左右，大于100 kA 的雷電流分布概率很小，造成反擊跳閘的概率很低。但是，繞擊到導線上的雷電流為15～20 kA 時，便會引起線路絕緣子串閃絡。表3 為商洛地區的平均雷電流值測試結果。

表3 商洛地區雷電觀測結果

雷電繞擊故障的主要特點是，線路桿塔常位于山頂或山坡外側，遭受繞擊的部位基本上處于開辟側，通常繞擊閃絡的都是線路的邊相絕緣子。上述2 條線路穿越山區，即使桿塔避雷線保護角符合規程要求，也受到山坡傾斜角的影響，線路往往也會發生繞擊故障。在山區跨越河流、公路、溝道的特殊線路，當雷云較低時，可從側面擊到導線上。

3 降低線路雷擊跳閘率的主要手段

降低線路雷擊跳閘率的主要手段為整治接地網、減小地線保護角、加裝特種避雷針或避雷器、提高線路耐雷水平、降低桿塔高度、架設耦合地線等。作為常規性防雷裝置，地線是最主要的防雷保護措施。地線保護角越小，地線與地面屏蔽間的失效區越小。原有線路防雷設計標準雖然符合設計規程，但不能適應當前山區線路防雷的需要，設計標準相對偏低，造成輸電線路防雷電繞擊能力不強。

從實際運行經驗來看，保護角小、桿塔高度較低的線路雷擊跳閘現象明顯要低，特別是同塔雙回線路的負保護角設計，在同樣雷電活動情況下雷擊跳閘現象很少。所以，對繞擊導線引起的雷擊跳閘，應采用以增加絕緣子片數，減小保護角，架設耦合地線、可控避雷針和采用線路型氧化鋅避雷器為主的防雷措施。

4 線路避雷器保護范圍及安裝方式

每只線路避雷器只保護本基桿塔的反擊雷電過電壓及所在相兩側的各半檔線段。

安裝線路避雷器建議遵循以下原則。

(1)防止雷擊塔頂引起瓷瓶串閃絡：單回路鐵塔只需在A、B、C 三相導線上任選一相安裝；對于同桿架設的雙回路鐵塔，只需在雙回路靠近避雷線的上導線上任選一相安裝。

(2)防止繞擊導線引起的瓷瓶串閃絡：應在易被繞擊線段檔距兩側加裝線路避雷器。

(3)對于水平架設的有避雷線的輸電線路，在邊相上加裝一只避雷器后，可以防止本基桿塔的直擊雷閃絡和本相的繞擊閃絡，所以對水平架設的線路，中相不需要加裝避雷器。