特高壓輸電線路雷電繞擊影響因素及防護技術

明 宇

（國網晉城供電公司，山西 晉城 048000）

1 特高壓輸電線路雷電繞擊的主要影響因素概況

特高壓輸電線路雷電繞擊的主要影響因素包括地面傾角、地面傾角差異下±800 kV 正極性導線繞擊閃絡率、弧垂的不同分布以及直流特高壓運行電壓、塔型、塔高對繞擊的影響等。

1.1 地面傾角

地面傾角顯著影響特高壓線路的繞擊特性，可以明顯減弱山坡地形下地面導線屏蔽作用，增加繞擊電流范圍，造成桿塔易受到遠距離大電流繞擊。特高壓直流線路繞擊跳閘頻率也會隨地面傾角的增加而增大。科研人員針對繞擊概率最高的±800 kV 正極性導線繞擊閃絡率分析，如圖1 所示。

圖1 不同地面傾角下±800 kV 正極性導線繞擊閃絡率

1.2 直流特高壓電壓運行

直流特高壓運行線路可以抑制地線發展先導，易使正極性線路表面產生的上行先導與雷電下行先導發生連接。交流電壓下交流特高壓線路的繞擊跳閘率和工作電壓相位相關，特高壓ZMP2 塔不同相位下的繞擊跳閘率如圖2 所示。

圖2 不同工作相位下交流特高壓線路繞擊跳閘率

工作相位差異下，交流特高壓線路繞擊跳閘率如圖2 所示。工作相位90°、270°時，導線電壓等于0。交流特高壓線路在正半周工作電壓下相應繞擊閃絡率和無工作電壓時對比增量，比負半周工作電壓下的繞擊閃絡率減少部分大，導致跳閘率高。

1.3 塔型、塔高對繞擊的影響

桿塔上絕緣子和導線的排列方式、保護角、高度都能對繞擊跳閘率產生影響。現實中，絕緣子和導線排列方式主要通過保護角發揮相關的作用。

1 000 kV 特高壓線路絕緣子和導線排列方式如圖3所示。計算得出桿塔高度、保護角、絕緣子相同的M型排列和3V 型排列對比，M 型繞擊跳閘率比3V 型排列小。M 型與3V 型導線三角排列與水平排列對比得出，3V 三角排列的繞擊閃絡率小[1]。

圖3 1 000 kV 特高壓線路直線桿塔絕緣子及導線排列型式

桿塔高度、保護角對影響繞擊明顯。塔型高、保護角大時，地面與地線的屏蔽作用減弱，使遭受繞擊的幾率增大，要通過校核保證桿塔的防繞擊性能。

1.4 保護角

特高壓線路防雷手段是架空地線，而保護角是影響架空地線對導線保護屏蔽性能的重要因素。特高壓直流線路要求保護角嚴苛：保護角等于0°時，存在小幅值雷電流繞擊概率；負保護角可獲得較好的防繞擊性能。不同保護角下交流特高壓線路繞擊跳閘率，如圖4 所示。

圖4 不同保護角下交流特高壓線路繞擊跳閘率

1.5 避雷線弧垂分布差異

避雷線弧垂比導線弧垂大時，減小檔距中央保護角，提升線路檔距中央繞擊概率。因保護角越小繞擊越不容易發生，直流線路需要使用負保護角。運行電壓、保護角、地面傾角、塔型、弧垂，都是影響超特高壓線路繞擊性能的參數。地面傾角越大，地面屏蔽越容易減小，線路越易發生繞擊。因自然界負極性雷比正極性雷多，直流線路正極性線路易產生繞擊跳閘。

2 特高壓線路雷電繞擊保護技術

適用于普通架空線路的雷電繞擊防護措施如減小保護角、裝設桿塔側針等，并不能完全適應于特高壓線路。特高壓線路輸送功率大，若跳閘，電網則急需在短時間內投入大量備用設施，高壓線路繞擊防護要求繞擊跳閘等于或接近0。特高壓線路塔高串長，環境復雜，只有減小保護角，比較適合采用線路避雷器、安裝桿塔側針[2]。

2.1 做好線路架設區域調查

在實際工作中，區域地形、地貌嚴重影響輸電線路屏蔽作用。因此，需嚴格按照地形地貌，合理利用塔桿高度和接地電阻，才能發揮系統屏蔽作用，突出輸電線路雷電繞擊防護性。

2.2 保證計算精準性

輸電線路的接地電阻能承受的雷電流幅值必須嚴格限定在一定范圍內。若超出，線路安全性無法保證。所以，要嚴格按照模型設計計算，保證設計的細節、全面性，才能全面實現整個輸電線路的雷電繞擊防護性能的優化目標。

2.3 強化超特高壓輸電線路雷電繞擊防護性能的參數精準完善

各項參數精準對雷電繞擊防護性能影響顯著。要合理計算各項參數，保證參數完善、規范、合理，達到強化線路雷電繞擊防護性能的目的。

2.4 合理安裝線路避雷器

避雷器是防止絕緣子閃絡的專用設施，目的是提升線路的雷電抵抗性能。特高壓輸電線路雷電繞擊防護要選擇耐雷水平120 kA 以上設備，利用較大的繞擊電流實現線路防雷擊保障。在構建接地電阻時，要做好電壓鉗制作管理。依據接地電阻的計算，當線路耐雷水平達到100 kA 時，出現最大坡度下特高壓輸電線路雷電繞擊的概率很低，選擇此數值可有效應對大多數情形。

2.5 選擇安裝合適的桿塔側針

用針電極尖端的先導特性解決特高壓輸電線路雷電繞擊進行避雷是避雷的主要技術之一。在易出現雷擊的線路區域內安裝側向避雷針，可減少對設備產生不良的影響。在實際工作中，根據實際選擇合適的特高壓輸電線路雷電繞擊側針。因輸電線路地形復雜，要在跨越山谷雷擊高發地安裝更多避雷側針預防雷電。

3 結 論

特高壓輸電線路雷電繞擊技術可以有效避免雷擊對特高壓輸電線路產生的危害和影響。特高壓輸電線路雷電繞擊影響因素包含保護角、輸送電壓和地面傾角等影響因素。為有效解決特高壓輸電線路雷電繞擊隱患，不但要做好雷電繞擊技術防護，還要安裝好避雷針提高整體防護水平，進而保障電力網絡的正常運轉。