輸電線路防雷技術的研究及應用

黃富勇

摘? 要：廣東省清遠市地形以山地丘陵為主，雷擊發生較為頻繁，其中110 kVxx線在2018～2019年共發生16次雷擊跳閘故障，該文選取該輸電線為防雷改造研究對象，對110 kVxx線的桿塔的進行雷擊概率計算，計算結果與雷擊發生次數基本相符。應用輸電線路差異化防雷技術，制定了線路防雷改造方案，結果表明，設計方案能夠有效降低輸電線的雷擊跳閘率。

關鍵詞：輸電線路;防雷技術;差異化防雷;防雷改造

中圖分類號：TM726? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

根據作用方式的不同，雷電可以分為感應雷和直擊雷。對于感應雷的防范已經較為成熟，直擊雷是目前防雷技術的主要研究對象。廣東省清遠市為丘陵地形，氣候濕潤，春夏季節常出現雷雨天氣，極易發生雷擊，為了能夠有效地降低雷擊造成的輸電線跳閘率，減少雷擊造成的停電現象，必須對輸電線及桿塔進行防雷改造[1]。防雷改造需要選擇合適的防雷技術，并且要制定合理的防雷方案。

1 防雷技術及差異化防雷策略

1.1 防雷技術

防雷技術及防雷措施的合理使用，能夠有效降低輸電線遭受雷擊后的跳閘率，目前，較常用的防雷技術及措施有7項。

1.1.1 合理選擇輸電線路路徑

在某些區域中，由于土質電阻率小、位置較高、與地下水較近等原因較容易引雷。架設輸電線路時，應當盡量避免在易引雷地區建設桿塔;防雷建設時，對于易引雷地區也應當重點關注和建設。

1.1.2 加強線路絕緣水平

輸電線進行防雷建設或改造時，可以通過增加絕緣子片數的方式來加強線路絕緣水平。對于已處于輸電狀態的線路，如果絕緣水平不符合要求，必須在接地端加裝一片絕緣子。在加裝一片絕緣子有困難時，可以將舊絕緣子更換為新型絕緣性能高的絕緣子，也可以達到提高線路絕緣水平的目的。

1.1.3 降低桿塔接地電阻

雷電擊中桿塔或桿塔避雷針時，接地電阻的大小對桿塔塔頂電位的影響非常大。接地電阻過大，會導致桿塔電位太高，從而影響輸電線的輸電安全。所以必須應用一些使得桿塔接地電阻盡量低，目前常用的方法包括深埋接地極、使用接地體和對土壤使用降阻材料等。這種防雷措施所需費用較少，且防雷效果顯著。

1.1.4 架設避雷線

避雷線在雷擊發生時能夠對雷電進行有效分流，能有效屏蔽雷電對輸電線的影響。避雷線是接地線，但它并不直接接地，而是通過桿塔進行接地，這樣做能夠更好地 保護輸電線。通常在針對110 kV輸電線的防雷保護中，避雷線的絕緣子必須留一些空隙，以防止由于避雷線上電流過大，從而產生大磁場，影響輸電線。

1.1.5 加裝并聯間隙

并聯間隙在桿塔遭受雷擊時能夠有效保護絕緣子，它的安裝方式就是將2個金屬片安裝在絕緣子串上，2個金屬片之間的距離大致為絕緣子串長度的85%。單回路桿塔上安裝并聯間隙，位置一般選擇在絕緣子串的向上一側;直線塔安裝并聯間隙，在絕緣子的上下側都要安裝。應該注意的是：重點保護的輸電線不宜采用并聯間隙。

1.1.6 安裝可控放電避雷針

可控放電避雷針與傳統避雷針的區別在于它可以對自身電場進行控制，在雷電到來之前形成上行電場，從而引導雷電上行，可以減小雷擊電流，有效避免雷擊故障。它的安裝位置一般在桿塔頂部。

1.1.7 安裝線路避雷器

桿塔防雷施工應用線路避雷器時，需要將它與絕緣子串進行并聯，目的就是為了保護絕緣子。雷擊發生時，避雷器動作，雷電從避雷器經過，絕緣子被保護。早期由于避雷器價格較貴，所以只有其他措施嘗試無效后，才會使用避雷器。近年來，隨著材料價格的降低和技術的進步，避雷器正在獲得廣泛的使用[2]。

1.2 差異化防雷策略

差異化防雷策略就是對各條輸電線路的整體情況進行評估，根據線路重要等級、線路所經區域的雷擊情況、線路結構特點等，對輸電線路進行精準化、差異化的防雷改造，既要保證線路的防雷安全，又能夠最大程度地降低防雷施工成本，得出最佳防雷解決方案。

差異化防雷策略包括2個部分。1）差異化防雷評價體系，要根據輸電線的防雷技術參數、輸電線自身結構、線路所處區域雷及參數等，對輸電線進行綜合評價，評價出各桿塔的雷擊跳閘率，為差異化改造提供依據。2）差異化防雷改造，根據輸電線的差異化評價，對輸電線進行有針對性的改造，提高輸電線桿塔的耐雷擊能力，降低輸電線整體的雷擊跳閘率。

差異化的防雷改造流程圖如圖1所示，總共分為4個階段。

2 輸電線路差異化防雷改造方案及改造結果

2.1 清遠市110 kVxx線的桿塔情況

該文選擇廣東省清遠市110 kVxx線作為防雷研究對象，2018～2019年該線路發生雷擊跳閘次數多達16次，通過收集資料，應用耐雷水平、雷擊跳閘率的計算方法對xx線進行計算，計算結果與實際雷擊發生次數基本相符合，發生雷擊跳閘桿塔的情況見表1。

2.2 110kVxx線差異化防雷改造方案

根據110kVxx線的防雷不足之處，應用差異化防雷技術制定防雷改造方案，從而降低線路的雷擊跳閘率。綜合考慮輸電線停電方案以及盡量降低施工成本，確定了防雷改造方案見表2。

2.3 110 kVxx線差異化防雷措施實施評估

對110 kVxx線進行停電施工作業，完成次序號為1、2、3的全部防雷改造施工。對110 kVxx線進行防雷改造后，輸電線的雷擊跳閘率見表3。

通過表3可以看出，110kVxx線經過差異化防雷改造后，各桿塔的雷擊跳閘率顯著下降，有效降低了全線的雷擊跳閘率。

3 結語

雷電防御對于輸電線安全輸電至關重要，各種防雷技術能夠有效地提高輸電線路的耐雷水平。該文采用差異化防雷改造策略，對線路進行防雷改造，合理利用各種防雷技術，兼顧了降低施工成本和改造防雷設施的雙重目標，有效地降低了輸電線的雷擊跳閘率。

參考文獻

[1]張俊心.輸電線路的防雷設計計算[J].科技信息，2013（9）：414-415.

[2]黃中華.杭州電網220kV輸電線路防雷性能研究[D].北京：華北電力大學，2012.