茂名地區輸電線路防雷運行分析及策略研究

林瑞榮

摘要：文章統計分析了茂名地區雷電活動的特點，針對歷年雷害對茂名電網造成的影響進行了統計和分析，對茂名輸電線路目前的防雷措施應用情況進行了效果評估，指出茂名輸電線路防雷工作存在的問題，并根據茂名雷害特點提出了線路防雷策略。

關鍵詞：茂名地區；輸電線路；雷電活動；統計分析；防雷措施

中圖分類號：TM727文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）21-0133-03

廣東雷電活動強烈，雷電數、地閃密度等雷電參數均在全國平均水平之上。茂名地處廣東省西部，雷電活動強度處于廣東前列，為強雷電活動地區；同時茂名輸電線路規模較大，存在雷擊跳閘次數多、雷擊跳閘率高的特點，線路安全運行受雷電活動影響顯著。

1茂名地區雷電活動的特點

1.1雷電數

茂名地區包括市區、高州市、電白、化州、信宜地區，本文均按此統計。從雷電定位系統統計數據可知，茂名地區2007～2013年雷電數總體呈逐年增加趨勢，特別是近兩年雷電活動強烈。從表1數據看，高州每年雷電數基本為茂名地區最多，依次為信宜、化州、電白、市區。從雷電數看，茂名地區處于廣東省前列，雷電活動強烈，對線路影響較大。

1.2地閃密度

雷電日和雷電小時，存在局限性，而電網防雷實際關心地閃放電。地閃密度：表征雷云對地放電的頻繁程度，定義為每平方公里每年的地閃次數。從統計數據看，茂名地區地閃密度同樣有逐年增加的趨勢，其中2012年最高，達到12.2次/km2·年。空間上，高州地閃密度最大，達到14.12次/km2·年，信宜最小，但同樣達到了10.62次/km2·年；時間上，雷電活動主要集中在5月至9月；其中6月地閃密度最大，依次是8月、7月、5月、9月。茂名地閃密度高于廣東平均數值，為強雷活動區域。

2茂名地區輸電線路雷害統計分析

2.1雷擊跳閘占比統計分析

從表2看，茂名歷年總雷擊跳閘次數所占比例為90.99%，且基本上呈逐年增加趨勢，從2007年最低的75%，至2013年最高的96.45%，所占比例不斷增加；由此可見，雷電活動對線路影響巨大，雷擊故障仍是影響電網安全的重要因素之一。雷擊跳閘次數過多，將會降低輸電線路可靠性，嚴重影響電網安全。隨著電網的不斷發展和對供電可靠性要求的日益提高，有必要加強線路防雷運行分析，改善防雷措施，提高其防雷水平。

2.2不同電壓等級雷擊跳閘比例統計分析

從表2看，歷年來35kV線路雷擊跳閘次數最多，總數達到294次，占比48.7%；其中2012、2013年最多，占當年比例62%、69%；其次為110kV線路，總跳閘265次，占比43.9%；2012年最多，占當年比例33%；220kV線路總跳閘38次，占比6.3%；500kV線路總跳閘6次，占比0.9%；220kV及以上線路占比7.2%。

從歷年數據分析，35kV及110kV線路跳閘次數所占比例最高，分別達到48.7%和43.9%，且總體呈上升趨勢；因為電壓等級越高，其耐雷水平越高、雷擊跳閘越少，因此需特別關注和加強35～110kV線路的防雷工作。

2.3雷擊跳閘率統計分析

如表3，從時間分析，110kV及以上線路雷擊跳閘率在2011年最高，2013年最低；而在2009～2013年統計中，2011年地閃密度及雷電數均不是最大的，且低于平均值，這說明雷擊跳閘率與雷電強度相關性并不典型。

從電壓等級分析，110kV線路的雷擊跳閘率均為最大（不包含35kV），2010年以來，其雷擊跳閘率呈逐漸下降趨勢，說明近年來線路防雷改造有一定成效，220～500kV線路雷擊跳閘率多年來相對平穩，變化不大。

從區域分析，信宜110kV線路雷擊跳閘率最高，高州次之，依次為化州、電白、市區；而從雷電活動強度來看，信宜的雷電活動并不是最強烈，但其雷擊跳閘率卻最高，原因有二：一為信宜線路耐雷水平相對較低；二為信宜線路規模逐年增加，且多分布在高山地帶，為易受雷擊點，因此有必要加強信宜地區線路防雷改造工作，降低雷擊跳閘率。

3茂名地區輸電線路防雷措施應用及效果分析

3.1架設避雷線

避雷線是架空線路最基本的防雷措施之一，既能減少雷電直擊導線的概率，同時可以減少繞擊導線的概率。

2006年，良潘線的架空線由單改雙后，其雷擊跳閘由1995～2006年以前年平均跳閘2.6次/年，降為2006年后平均雷擊跳閘1.8次/年，特別近年來雷電活動越來越強烈，說明其防雷效果有良好改善。而運行經驗表明，避雷線的防雷效果在平原地區是很好的，但在山區，由于地形、地貌的影響，常出現繞擊、側擊等避雷線屏蔽失效的現象；山區是多雷區，同時也是易繞擊區，要減少繞擊率，只有減少保護角。目前，通過逐年改造，茂名地區110kV及以上線路全部架設了線路避雷線，且90%以上為雙避雷線，有效增強了線路防直擊和繞擊效果。

3.2桿塔接地裝置改造

桿塔接地裝置改造包括地網改造和雷電泄流通道改造。改造地網，降低接地電阻，或者改善避雷線到接地體間的泄流通道，使良好接地體發揮作用，在雷擊后能起快速有效泄流，對于提高線路耐雷水平，減少反擊概率是非常有效的。

2012年，220kV金利甲、乙線、110kV利良線、六旺線等受雷擊頻繁跳閘的桿塔及電阻偏高的30基桿塔接地裝置進行了銅包鋼接地體技術改造試點，以改善其桿塔接地電阻；上述線路在2013年沒有發生過雷擊跳閘，經查閱雷電定位系統，強雷電當期曾經襲擊過所改造桿塔；2001年，良潘線全線架空地線與接地引線、接地棒的連接方式進行了改進，采用螺絲連接方式增加三者相互間的接觸面積，以確保雷電流的泄流通道暢通。改造后，良潘線跳閘次數較往年有所減少；說明改造地網、降低接地電阻和改善雷電泄流通道對防反擊雷效果

明顯。

3.3安裝線路避雷器

理論及運行經驗均表明，對于雷電活動頻繁、土壤電阻率較大，降低桿塔接地電阻困難的線路，安裝線路避雷器能有效保護線路，減少線路雷害事故。線路型避雷器與絕緣子串并聯，其沖擊放電電壓和殘壓均低于絕緣子串的放電電壓。當雷擊桿塔或繞擊導線在絕緣子串兩端產生的過電壓超過避雷器的放電電壓時，避雷器首先動作導通，釋放雷電流，之后在工頻電壓下呈現高阻，工頻續流截斷，從而達到保護絕緣子的目的。

經統計，良潘線經安裝線路避雷器的桿塔未再出現故障點，說明其防雷效果較為明顯，但未安裝線路避雷器的其他桿塔仍因受雷擊而跳閘，這是因為線路避雷器的保護范圍過小，不能對全線進行保護，由于經濟效益因素，全線裝設線路避雷器并不可行，只能選擇性地使用線路避雷器，仍需探索其他有效防雷措施。

3.4加強線路絕緣

增加線路的外絕緣，有利于提高絕緣子的閃絡電壓和線路耐雷水平，同時爬距的增大，有利于防止污閃，一舉兩得。研究表明，110kV線路增加1片絕緣子，其桿塔電阻值7Ω，15Ω，30Ω時的耐雷水平分別增加11.9%，15.3%，16.9%；線路增加2片絕緣子，其耐雷水平分別增加23.9%，27.6%，29.9%。桿塔電阻值越高線路增加絕緣子的效果越明顯，但是提高線路絕緣受桿塔塔頭大小及風偏限制。

2004年，良潘線全線合成絕緣子更換為玻璃絕緣子后，沿線發生了多次雷擊情況，且附近多條線路發生雷擊跳閘，但至2007年良潘線沒有發生雷擊跳閘。運行數據表明，絕緣水平較高的220～500kV線路，其雷擊跳閘概率亦遠低于110kV及以下線路，可見加強線路絕緣，采取耐雷水平較好的玻璃絕緣子，對提高線路耐雷水平有一定作用；同時玻璃絕緣子不需要進行零值檢測，便于線路運行維護；因此，建議在山地或丘陵地帶應盡可能使用玻璃絕緣子、增加絕緣水平以提高線路耐雷

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水平。

4茂名地區輸電線路防雷策略研究

4.1線路防雷存在的問題

線路防雷存在的問題主要有：（1）線路防雷設計標準偏低，線路防雷基礎薄弱；（2）線路防雷措施改造力度有限，科學性和針對性不足；（3）線路防雷技術管理粗放，缺乏長期數據的統計和分析；（4）雷電活動存在隨機性和分散性特點，有限改造措施在短期內不能顯著降低整體雷擊跳閘率。

4.2輸電線路防雷策略研究

4.2.1因地制宜，有的放矢抓重點。運行線路防雷應根據雷電活動特點和運行需要進行針對性改造。信宜雷電活動雖然沒高州和化州強烈，但其線路多分布在山區，且線路耐雷水平較差，雷擊跳閘率較高，應將防雷重點放在信宜。對于220kV及以上線路，以改善桿塔接地裝置、差異化改造、在雷擊較多桿塔安裝線路避雷器為主，提高其反擊耐雷水平。對于110kV及以下線路，應綜合考慮電網安全和經濟效益，抓住重點，加強架空地線改造、差異化改造、地網改造及線路避雷器等措施的應用，減少線路保護角，降低線路接地電阻，有效減少線路受直擊、反擊和繞擊概率，提高線路防雷

水平。

4.2.2關口前移，從源頭提高防雷水平。線路防雷工作，不能僅僅關注目前運行線路防雷改造，因為一些防雷改造措施在運行線路中實施可行性不高，而應該關口前移，從設計源頭上提高設計標準，提升其防雷水平。對于新設計線路，應在路徑選擇、絕緣配合、保護角設計、接地裝置設計等方面進行綜合考慮；盡量避免桿塔選擇在雷電活動強烈、易受雷擊的地形和路徑；綜合考慮線路防污防雷水平而進行絕緣子選擇；在雷電易擊段采用負保護角設計，必要時采用三避雷線；對于土壤電阻率較高，不能有效降低桿塔接地電阻地區，選擇使用放射地網加垂直接地極形式和安裝線路避雷器，提高線路防雷水平。

4.2.3轉換思路，防疏結合雙管齊下。目前防雷的核心思想是不斷提高輸電線路防雷水平，降低雷擊跳閘次數，稱之為“堵塞式”防雷，但過度提高線路防雷水平在經濟效益上并不可行。

針對傳統的“堵塞式”防雷，一些專家提出了“疏導式”間隙防雷思想，其核心是允許線路存在一定的跳閘，通過采用間隙并聯在絕緣子上，在雷電閃絡時先放電，保護絕緣子被雷電擊傷，提高線路重合成功率。并聯間隙具有結構簡單、安裝方便、價格低廉等特點。研究表明，標準復合絕緣子安裝并聯間隙裝置后線路的雷擊跳閘率有所提高，其中220kV線路的雷擊跳閘率增加6.5%，110kV線路的雷擊跳閘率增加10.9%，但線路的雷擊事故率將大大降低，能有效提高電網安全運行水平。

目前茂名信宜、高州地區35～110kV線路雷擊跳閘次數較多，在采用各項防雷改造措施后，雷擊跳閘次數雖有所下降，但總體雷擊跳閘率仍相對較高，一味提高線路防雷水平，在經濟效益上并不可行；因此，可綜合評估電網安全情況，采取安裝并聯間隙措施，通過疏導雷電，減少絕緣子受雷擊幾率，既能減少線路運行維護工作量，又能確保線路安全運行，可作為傳統防雷措施的一種有力補充。

5結語

茂名地區雷電活動強烈，對輸電線路造成嚴重影響。目前茂名輸電線路整體防雷水平不高，各項防雷改造措施取得了一定的效果，但仍需從設計標準、措施綜合應用、電網建設及疏導防雷思路等方面出發，綜合做好線路防雷工作，提高線路防水平。

參考文獻

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