输电线路防雷技术特点与应用探讨

输电线路防雷技术特点与应用探讨

葛磊马军

胜利油田电力管理总公司河口供电公司葛磊马军

摘要：在电力企业中，电力输出的途径主要有两种，一是通过架空输电线进行电力输出，二是通过电缆。输电线路遭遇雷击发生跳闸故障是造成供电不可靠的重要原因之一，为了提高供电可靠性，降低跳闸率，必须采取科学的防雷技术，保障输电线路的安全。主要介绍了几种有效的防雷技术在输电线路中的应用。

关键词：架空输电线路；防雷；绝缘；雷电监测

在电力企业中，电力输出的途径主要有两种，一是通过架空输电线进行电力输出，二是通过电缆。其中架空输电线是目前电力企业最主要的输电方式，为了保障用户用电的可靠性，提高输电线路的安全稳定是一个重要的途径。据统计，在每年输电线路的跳闸事故中，雷击是最主要的影响因素，因此采取有效的措施，提高输电线路防雷技术是确保输电线路安全的必要手段。胜利石油管理局电力管理总公司是为胜利油田生产和居民生活供电的专业化公司。伴随着油田勘探开发50多年的发展，已建成以220kV为构架、110kV为主网、35kV遍布胜利各油区的大型企业电网，覆盖东营、滨州、淄博3个市的12个县区，工作面积3.2万平方公里。管辖220～35kV变电站180座；220～6kV输配电线路573条，总长5191千米。年供电能力65亿千瓦时。油田生产对电力可靠性要求非常高，任何原因的停电都会对油田生产造成巨大的损失，因此，近年来，胜利油田电力总公司在不断加强电力生产安全管理环节的基础上，特别注重在电力设施改造中认真分析电网实际，以理论数据指导电网的改造建设。为加强电网的防雷措施，电力总公司从输配电线路和变电站设备防雷两方面着手，建设电网防雷设施。

1输电线路防雷的必要性目前我国电力企业采用的最主要的输电方式就是架空输电线路输电。电力企业通过架空输电线路能够将电能传输到各个地区，通过变电站进行电能的相互交换或者输送，形成配电网。

架空输电线路通常情况下都有比较长的线路，在电能传输过程中往往具有不可控因素，进而导致输电线路出现跳闸的故障，使用户用电稳定性大大降低。据统计在每年输电线路的跳闸事故中，雷击引起的跳闸事故最多。因此对输电线路进行切实有效的防雷控制是十分必要的，是提高供电可靠性的重要手段。

2雷击性质对输电线路造成跳闸的分析在自然雷电中，直击雷通常有两种表现形式：绕击和反击。

不管是那种形式，它都严重威胁了输电线路的安全。（1）直击雷和反击雷。雷电直接击中避雷线中央或者铁塔顶部即为直接雷；而反击雷则是因为接地电阻过高，从而导致在雷击时，塔顶部的电位过高发生反击事故。这两种类型的雷电现象基本上是相同的。（2）绕击雷。它是通过绕击导线，从而引起输电线路绝缘闪络。这种类型的雷电是引起跳闸最主要的原因，在防雷工作中应该重点关注。经过大量的实际案列总结出雷电绕击现象引起的输电线路故障类型有五种：一，引起单相线路故障；二，一般输电线路遭遇雷电绕击后会在其导线的非线夹部分出现经过烧融后留下的痕迹；三，通过三角方式进行排列的上相以及水平进行排列的中相通常情况下不会遭遇雷电绕击；四，中相中，鼓形排列方式容易遭到雷电绕击，而边相通过上三角或者水平方式进行排列时也容易遭到绕击；五，塔高以及导线保护角与雷电绕击相关，在雷电流幅值比较大的情况下，雷电绕击的可能性最小。

3输电线路防雷措施及应用为了提高输电线路的安全稳定性，减少因雷击而导致的线路跳闸次数，需要对输电线路进行防雷设计。防雷设计方式的确定需要考虑以下几个方面的因素：线路的重要性以及电压等级、线路周围雷电的强弱、线路的运行方式、接地土壤的电阻率、线路所经过地的地理概貌等这些因素，参照原有线路在当地运行的经验，通过科学的技术手法搭设合理经济的防雷措施，同时还应该采取的防护措施有：（1）将杆塔的接地电阻降低。

因为它能够直接影响杆塔顶部的电位，所以这是防雷措施中最直接有效的防雷设计之一。如果塔杆的接地电阻过大，雷击时就会造成塔杆顶端的电位太高，线路遭到雷电反击。通过大量的试验数据表明，如果塔杆的接地电阻符合下表中的要求时，当线路遭遇雷击时线路的绝缘性就不会破坏，通过将雷电流从塔杆导入到大地中，起到保护线路的作用，确保其能够安全稳定的运行。（2）对外边相进行保护：将其避雷线保护角减小；将避雷线设计成负角。通常情况下，工作人员在对输电线路进行防雷设计时仅仅按照常规要求设计雷线保护角保护输电线杆塔。但是这种情况在有山坡的地方并不适用，因为山坡会对保护角造成一定的影响，导致原来规定的角度无法满足防雷保护的要求，这样就会增加输电线路的闪络次数增多，电网运行受到威胁。所以，在设计时要根据输电线路所处地区的实际情况，合理设计防雷保护角。采用有效屏蔽角公式可以对保护角进行计算校验。这样就能够避免设计出的保护角比实际需求大的情况发生，更好的保护线路安全。这中设计方法在实际应用中得到了很好的效果验证。（3）采用限流式先导放电避雷针。在雷云电场作用下，限流避雷针能够产生提前先导通道，这样能够将避雷针的虚拟高度提高。当发生雷电闪击时，在避雷针保护范围内，雷电就不会发生侧击和绕击现象，闪击雷可以十分准确的击中避雷针。这种方式能够将由于强电磁干扰而形成的感应电流减弱。（4）采用不平衡绝缘和加强绝缘的方式。输电线路经过的地区有时是雷电十分活跃的地区，还有的线路是大跨越高杆塔设计，在这种情况下，线路遭受雷击的危险更大。因为由于落雷几率高，塔杆的电位通常就会很高，所以会导致线路感应电压很大，很容易遭受雷电绕击。针对这种情况，在设计避雷线的同时还需要增加绝缘子的安装片数，这样就能够将避雷线与导线之间的距离变大，绝缘效果就会更加显著。按照规定，超过40米高的有线杆塔，当其高度每上升10米就必须要将绝缘子的数目增加一片。目前同杆塔搭设双回路线路的线路设计越来越多，有的线路采用平常的防雷措施根本无法满足防雷需求，这时就应该采用不平衡绝缘方式设计，这样就能够确保当一条线路遭遇雷击发生跳闸时另一条线路不受干扰。这种防雷设计的原理就是因为发生雷击时，由于一条线路的绝缘子数量相对于另一条线路的少，这条线路就会先闪络，经过闪络的导线就形成了一条新的导线，这条导线就成了一根避雷线，从而对另一条线路增强耦合作用，使之不会发生闪络。目前这种防雷技术已经在部分雷电活跃区得到应用，通过大量的实践证明采用不平衡绝缘以及加强绝缘方式能够极大的降低线路跳闸率，线路跳闸率仅为未采用该防雷技术时线路跳闸率的35%。

（5）水平放射接地体。这种方式能够将工频接地电阻降低，进而达到防雷效果在实际应用中，可以根据杆塔现场的情况，对水平放射的形状以及方位进行调整。

4完善雷电监测系统在进行线路故障巡查时，由于闪络地点通常是在一基杆塔处，所以巡查人员往往只在一个故障点巡查完毕后就结束了全段巡查。然而也存在相隔几基发生闪络或者连续几基同时闪络的情况，如果不全段巡查就会导致故障检修不到位，所以应该要求工作人员进行全段故障巡查。另外还要完善雷电监测系统，在大于110kv的输电线路上最好安装雷电定位系统，进行雷电自动监测，对遭受雷击的线杆准确定位，有效提高故障检修效率。另外工作人员还能够通过该系统对雷电的特性和活动规律进行研究，掌握准确可靠的数据，使工作人员的工作效率得到很大的提高，大大提高了电力企业的供电可靠性。

参考文献：[1]周光明.浅析110kv输电线路防雷技术[J].大科技，2012.