1000kV特高壓交流輸電線路雷擊危害及防雷接地對策

黃克選　蘇蕾　姚舜

摘要：隨著特高壓輸電線路的數目日益增多，電力系統的運行安全問題也日益引起人們的重視。由于高壓輸電線路本身的結構比較復雜，又極易遭受雷擊，一旦遭受雷擊，特高壓輸電線路就會發生短路和起火，對電力系統的正常運轉造成極大的威脅。所以，為了有效地保護人民的生命和財產，促進經濟的平穩發展，必須做好特高壓輸電線路的防雷工作。本文就1000kV特高壓直流輸電線路的防雷技術進行了探討，為今后的工作提供了借鑒。

關鍵詞：特高壓輸電線路;防雷工程;設計

0.引言

為確保特高壓線路的安全運行，輸電線路的防雷工作是其中的關鍵，只有對國內外特高壓輸電線路的實際運行情況做出充分的了解，并汲取相關的經驗，才能建立起經濟合理、技術先進的輸電線路。一般來說，由于特高壓線路的施工位置和環境都比較惡劣，很多地方都是在山區，所以經常會有閃電襲擊，所以在特高壓線路上經常會發生故障。針對特高壓線路的雷擊，其主要特征有兩個：一是由于線路的絕緣等級比較高，通常在雷擊中出現閃絡現象的可能性較低;二是由于線路建設后的桿塔比較高，因此很容易出現繞線現象。歐美等發達國家，為了使雷電過電壓盡可能的被防護，在特高壓線路上都做了詳細的防雷工作，積累了豐富的經驗。因此，有必要吸取和借鑒國外先進的技術，以解決我國1000kV特高壓線路的防雷問題。

1.交流特高壓輸電線路

目前國內的輸電線路中，采用的是1000kV的交流特高壓輸電線路，所以在全輸電線路中，交流特高壓輸電線路可以滿足區域間的電能輸送和二次分配。交流特高壓輸電線路的塔架構造特點：交流特高壓輸電線路在使用過程中要適當地設定間距以及間隙，所以設計者應按現場條件進行架設，并保證絕緣子的高度大于1米，而交流特高壓電線與地面之間的間隔應大于26米。由于大部分的桿塔都在50米以下，桿塔的長度超過80米，所以在進行桿塔的強度計算時，設計者必須根據桿塔的塔高和塔的應力值來進行計算，因為特高壓電線重量大，桿塔的設計高達50米，所以其承受的應力值非常大，所以所確定的1000kV電壓等級交流特高壓輸電線路桿塔的強度是常規500kV線桿塔的4倍。

2.影響1000kV特高壓輸電線路繞擊耐雷性能的因素

2.1地面傾角的影響

在相同的桿塔高度，繞擊率隨地表傾角的增加而增加，而地形對繞擊跳閘的影響也很大;對普通的桿塔來說，平原上的閃電繞擊率很低，基本上可以達到完全覆蓋的要求，但是當坡度發生變化時，丘陵和山區線路的繞擊率就會增加。

2.2桿塔高度的影響

在相同的保護角度、相同的地面傾角和相同數量的絕緣子片數的情況下，隨著桿塔高度的增加，繞擊率逐漸增加。隨著桿塔高度的增加，繞線速度也隨之增加。在10度的保護角度下，65m的桿塔在不影響線路的耐雷性的前提下，其繞擊率降低63%。另外，隨著桿塔高度的增大，反擊跳閘率也會隨之增大，所以在有條件的前提下，應盡可能地減少桿塔的高度，以提高輸電線路的抗雷能力。

2.3防護角度的作用

相同情況下，隨著避雷線防護角度的增加，繞擊率也隨之增加。與地面傾斜角度、桿塔高度的變化比較，保護角度的變化更為明顯，在平地上，保護角度為100的保護角度比15°保護角度可以減少65%，而在山地、丘陵，由于地面傾斜角度增加，保護角度越小，繞擊率越低。在15°的地表傾斜情況下，5°防護角度大于10°的保護角度，可以降低62.4%的繞擊率，而在地表傾斜角度為200的情況下，降低約70.2%。可以認為，與其他因素相比，保護角度對繞擊率的影響更為明顯。

2.4系統工作電壓的影響

隨著三相線路工作電壓相角的改變，工作電壓值改變，三相電流A、B、C三相繞擊跳閘率也隨之變化。在B相位工作時，相位的相角從0°逐漸增加到180°時，A、C相的工作工作電壓相角也隨之發生變化。B相的工作電壓相角從0度到180度，工作電壓的大小隨時間的推移呈下降趨勢，繞擊性下降。對同一時間的不同位置，A、B、C三相繞擊跳斷率最小，A、C相繞擊跳斷率相近，但A、C相繞擊跳斷率均較B相繞擊跳斷率高，但A相繞擊跳斷率略高。

3.1000kV特高壓交流輸電線路防雷措施

3.1高壓輸電線路的防雷

降低塔柱高度和塔頂電勢，從而減少實際的接地電阻，增強輸電線路的防雷防護。

3.2避雷針的保護

在進行防雷保護時，發現有些電力桿塔的位置很高，因此閃電發生的位置會與高壓塔線之間的距離非常接近，或者是與塔線相平行，這樣的話，塔周圍的電磁環境就會變得十分復雜，近距離的接觸，很容易導致短路。為更好的解決此問題，可考慮在塔內設置橫向避雷器。其具體做法和方法是在1000kV架空線路的兩端分別設置橫向避雷針，并在其兩端增加絕緣層，以防止閃電進入，從而降低雷擊。

3.3新防雷方式無源電暈場驅雷器

無源電暈場無源驅雷器是利用金屬多短針形成的“似尖端效應”，在一定程度上提高了受保護對象的電場強度，但比常規的避雷針要低。該驅雷器由大量的短針頭構成，底部有一個支架，雷暴云時雷云的電場會超過空氣擊穿臨界點，電暈室和電暈室頂部會產生高達30毫秒的電暈離子，從而在驅雷器和受保護對象的上空形成電暈離子層。

3.4接地保護角度的合理降低

為使1000kV特高壓線路的總體防雷能力最大化，降低繞擊跳閘是一項十分必要的措施。接地導線的屏蔽特性對輸電線路的避雷能力及發生繞擊的幾率有很大的影響。

4.結束語

1000kV特高壓交流輸電線路運行過程中，由于雷電的存在，會給電網帶來很大的安全隱患，因此，防雷技術的出現和應用可以實現對1000kV特高壓交流輸電線路的有效保護，使1000kV特高壓交流輸電線路安全、穩定、安全運行，為電網的穩定、可靠、可靠提供了技術支撐。

參考文獻

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