試分析500kV超高壓直流輸電線路防雷措施

龍騰輝

【摘要】超高壓輸電線路是保障居民生活和工業生產用電的重要電力設施。但超高壓輸電線路的安全受到多種因素的影響，包括大風雨雪天氣、雷雨天氣等，對超高壓輸電線路安全產生嚴重影響，同時也會造成嚴重的經濟損失。本文對500KV超高壓直流輸電線路遭受雷擊的原因進行了分析，著重探討了防雷舉措，為500kV超高壓直流輸電線路防雷工作提供理論依據。

【關鍵詞】500kV;超高壓直流輸電線路;防雷措施

我國人口眾多多，居民生活及工業生產用電需求量大，超高壓直流輸電線路對生活生產用電需求提供了重要保障。我國同時也是多雷雨天氣的國家，每年因雷擊造成輸電線路跳閘的情況時有發生，對生活、生產產生了嚴重不便。因此，對于超高壓直流輸電線路要認真分析其受雷擊的原因，認真做好防雷措施，減少國家電網損失。

1. 500kV超高壓直流輸電線路遭受雷擊的原因分析

1.1線路繞擊成因

繞擊指的是雷電繞過架空底線而直接擊中導線而造成絕緣子串的閃絡放電現象。而雷電繞擊的發生又與多種因素密切相關，常見的有桿塔的高度、避雷線對邊導線的保護角以及地形、地質等。地形、地貌因素中，處于上山側山體的輸電線路與處于下山側的輸電線路相比，更容易受到雷擊，這主要因為，上山側的山體對雷電會產生一定的屏蔽作用，處于該位置的導線不易被擊中[1]。此外，桿塔電線的保護角與雷擊也有緊密關系，當保護角偏大的情況下，不能對導線起到很好的保護作用。處于山區的高壓輸電線路更容易發生繞擊現象，這是因為山區的輸電線路一般具有大跨越、大高差檔距，這就導致其線路耐雷電水平較為薄弱，當該地區雷電活動增強時，線路也就更容易遭受到雷擊。

1.2線路反擊成因

反擊閃絡也是常發生的情況，該情況主要是雷擊桿、避雷線或塔頂端遭受雷擊時，雷電會經塔體流入接地體，從而使塔電位升高，這時在相導線上會產生感應過電壓。感應過電壓和塔體電位會形成點位差，當電位差超過高壓輸電線路絕緣的閃絡電壓值時就會發生反擊閃絡。在這種情況下線路的耐雷水平和耦合系數、沖擊接地電阻、導線平均高度等密切相關。以此為依據，可以采取適當的避雷措施。

2. 500kV超高壓直流輸電線路防雷措施

2.1加強絕緣水平

加強線路的絕緣水平是防止線路遭雷擊的一種直接有效的方式。當線路的絕緣水平得到改善之后，線路的雷擊跳閘率可顯著降低。線路絕緣水平的改善效果與現有線路允許的最大絕緣子串長有重大關系。加強絕緣水平也是各種防雷舉措中較為節省成本的一種，相較于改造塔型，這種更經濟。采用增強絕緣水平的方法，其應用效果會受到多種因素影響，比如塔型和地形，當這兩種因素不同時，絕緣改善效果也有極大差別。在各種絕緣子中玻璃絕緣子雷擊閃絡遭受雷擊跳閘的概率更大，瓷質絕緣子和合成絕緣子雷擊跳閘概率則更小[2]。因此，選擇絕緣子時可選擇絕緣效果更好的材質，以此來加強絕緣水平。

2.2改進桿塔接地裝置

超高壓直流輸電線路的桿塔裝置中的接地電阻，這是決定輸電線路防雷水平的關鍵部件。當桿塔的接地電阻值過大時，輸電線路的防雷電水平就會顯著降低，這種情況下輸電線路也就更容易遭受雷擊。針對這種情況，對于高土壤電阻率的地區，可以選擇使用降阻劑，這可使接地電阻顯著降低，從而起到良好的防雷作用。在實施改進桿塔接地裝置前，需要做好前期準備工作，首先需要做好地質和地勢調查，對桿塔所在位置的土壤及土層情況認真分析;另外，要測試桿塔周圍的土壤電阻率，觀察地下是否有可供利用的低電阻率的地層。此外，也可以外延接地體，桿塔所處的地方應盡量采用水平放射的方式，這種方式能有效降低沖擊接地電阻，從而起到良好的防雷效果。在地下水位較高的地區或桿塔附近有金屬礦體的地區，可選擇深埋式接地極，這樣可將雷電更好導入地下，輸電線路遭受雷擊的概率也會顯著降低。

2.3改善避雷裝置

為全面減少因雷擊造成線路跳閘情況，可對以往的避雷裝置加以改善。可加裝可控避雷針，可控避雷針的顯著特點是引發上行雷閃放發，起到中和雷云電荷的作用。為有效發揮可控避雷針的效用，避雷針針頭的安裝至關重要，首先針頭附近的空間電荷量應較少，這可以使針尖更好向上發展放電脈沖[3]。另外，針尖所處的電場強度應足夠高，這可以更加迅速的產生放電脈沖。此外，避雷裝置也可選用地線側向避雷針，可在距離桿塔25m和30m的位置及桿塔地線支架上各安裝地線側向避雷針，其所起到的顯著作用是對導線起到雷電屏蔽作用。同時，安裝地線側向避雷針的數量應嚴格控制，當安裝數量過多時反而不能起到良好的防雷作用，其可能會造成地線荷載增加，導線接地跳閘的情況更容易發生。

2.4增加耦合地線

耦合地線增加后，其能夠有效提高線路的反擊耐雷水平，反擊跳閘率會得到有效降低。增加耦合地線之所以能夠提高500kV超高壓直流輸電線路耐電水平主要是因為耦合地線增加后，地線和導線間的耦合作用會顯著增強，當雷電擊中塔頂后，導線上會產生非常高的感應電壓，絕緣子串所承受的沖擊電壓會顯著降低[4]。此外，增加耦合地線，桿塔的分流系數會有效降低，雷電流更容易通過鄰近桿塔的接地裝置散流出去，遭受雷擊的桿塔塔頂電位也會有效降低，從而起到良好的防雷效果。

3. 結束語

探討積極有效的500kV超高壓直流輸電線路防雷措施有重要意義，不僅可以減少經濟損失，同時也會減輕對民眾生活的影響。在對500kV超高壓直流輸電線路遭受雷擊的原因深入分析的基礎上，采用科學合理的防雷措施，從而最終達到防雷效果。

參考文獻：

[1]張禮昌. ±500kV超高壓直流輸電線路雷擊成因分析及防雷措施探討[J]. 無線互聯科技， 2015，（21）：60-62.

[2]李金亮， 杜志葉， 阮江軍. ±800 kV與±500 kV同塔雙回直流輸電線路防雷性能[J]. 電力建設， 35（7）：74-79.

[3]鄧文斌， 王世榮， 朱俊. ±500kV貴廣直流輸電系統空載加壓試驗分析[J]. 高壓電器， 2012， 48，（10）：126-130.

[4]張平. 500kV架空輸電線路雷電分析及防雷措施[J]. 科技資訊， 2010，（6）：116-117.