降低区域输电线路雷击风险的措施探讨

降低区域输电线路雷击风险的措施探讨

王立凯

（国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司内蒙古通辽028000）

摘要：在整个电力系统中，输电线路是其主心骨，人们使用的电量均来自它的提供，与此同时，电网的稳定也与它密切相关。随着社会耗电量的逐年提高，输电线路的电压等级也在不断增加，使得输电线路在设计上不断地增加高度和宽度，从而加大了输电线路遭到雷击的可能性，据有关数据表明，输电线路的雷击风险每年可达至整个电力系统事故的百分之五十。就此数据的严重性更值得引起人们的关注。

关键词：输电线路；雷击；防雷措施

1引言

随着经济的高速发展，电力系统的发展也在时代的更替下不断加快了步伐，全国的发电量正处于日益飙升的状态，因此高压输电线路开始席卷中国各地，因中国复杂的地形关系，输电线路在架设的路径上错综杂章，再加上为了节约资金而降低的投资，这就使得输电线路常常在雷雨天气而被雷击，这样的概率已超过整个电力系统事故的一半之上。如此严峻的问题，必定要引起我们的注意，加强防护措施。为此，下面我们就一起来讨论讨论如何降低区域输电线路的雷击风险。

2防雷思想的差异化

防雷思想的差异化是指输电线路在防雷方面存在着很多的差异性，这些差异性可以体现在以下三个方面：

2.1雷击故障在输电线路上发生的差异

雷击故障主要发生在恶劣的雷雨天气，这种情况属于金属性的一种接地故障。该故障导致的结果与我们最密切相关的就是跳闸，有统计表明，由于雷击所引起的跳闸次数因年份、月份、时分的不同而不同，有图示显示出，因雷击造成跳闸的情况随着年份的增长，每年都有所增加，我想，这应该与我们现在极大的供电量是密不可分的，由于我们的用电需求量越大，输电线路不断地超负荷，这就导致当雷雨天来临时，一个雷击就将其输电线路给击中了。其雷击出现的故障，不同月份其次数也是不同的，输电线路上的雷击故障多出现在夏季，特别是在6、7、8这三个月份，这是被雷击的高峰期，这三个月份正值太阳的高照，也正值雷的轰鸣，一经雷击，输电线路就瞬间被击垮了。所以，在这三个月里，需对输电线路严加防护。再看1、2、3、10、11、12月份，这种雷击故障就明显少了，干燥的天气反之给予了安全。还有研究表明，每天不同的时间段也有着不同的雷击情况，其下午2点至晚上8点就是雷击的高峰时间点，在这段时间里，结合雷击高峰期，可让人们加强防护，避免雷击故障。除此之外，还有一些数据告诉我们，不同地区雷击故障也有着不同的差异，浙江一带是雷击的危险带，相比之下，华北、湖北、山东等地，雷击故障次数就少了好多。不同的地貌线路也与雷击故障有关，山顶是雷击直击的地带，所以，在安置输电线路时，要尽量少安于山顶，多建立在沿坡、爬坡等地区，山谷、跨山谷更是雷击故障相对盲点的地方，在这些地方设立输电线路也相对安全一些。

2.2输电线路参数上的差异

输电线路的参数主要由绝缘体的配置、杆塔结构等构成，这些参数决定了输电线路的耐雷击程度。目前我国已建立了大量的输电线路，如果此时在这些已建线路杆塔的基础上来改变它们的绝缘体的配置和杆塔的结构，更改的难度会很大，而且更易受地形的影响。但是如果在规程法内来看输电线路的耐雷击情况，这时对改动影响最大的地形情况将只剩下平原与山区了，在此基础上我们可以看到，对防雷击影响最大的其实是杆塔所在地区的地形，因此在防雷击方面，我们更应该对杆塔的地形予以充分的重视。若拿IEEE电气几何模型来对ZBIG杆塔进行不同地形下的雷击测试计算，通过测出的线路的参数，我们可以看到，即使是在不同地形下，就算杆塔的参数相同，其雷击所引起的跳闸率也是有所差异的。

2.3输电线路在防雷措施方面的差异

针对我国目前的输电线路防雷情况而言，其输电线路的防雷措施主要分为几种：在输电线路上架设避雷线；安装线路型的避雷器；降低接地的电阻；加设了耦合地线；提高了绝缘等级等等。这些不尽相同的防雷击措施是根据不同的雷击故障而设计的，所以，它们的功效要根据不同的雷击情况才能真正发挥出其效力来。若想防雷措施更有效，这就需要我们找出防雷的薄弱点，并对此进行改造完善。

3采用不同防雷措施后的效果

3.1采用避雷器保护角进行防雷措施的效果

以220KV电压等级的输电线路为例，塔型采用常见的干字转角杆塔或是酒杯杆塔，或者是猫头塔来实践操作，再将某个山区里测出的参数为基础，让避雷器的保护角按照每5度角为一个间隔，使其保护角从负5度增长到20度角，随着避雷器保护角的逐渐增大，上述三种杆塔在绕击率和其绕击跳闸率上有着这样不同的情况。我们先来看干字转角杆塔，当它的避雷器保护角处于负5度角至0度角时，它的绕击率和绕击跳闸率为0.0，当避雷器保护角处于0度角至20度角之间时，它的绕击率保持在0.0的幅度，而它的绕击跳闸率在不断地提高。酒杯杆塔和猫头塔也是同样的规律。但三者之间所增大的绕击跳闸率，酒杯杆塔的是增加得最快的一个，其次是干字转角杆塔，最后是猫头杆塔。该项研究最后表明，倘若能减小避雷器保护角的角度，就可以来降低绕击跳闸率。

3.2采用地面倾角进行防雷措施的效果

其次，针对不同的输电线路地面倾角进行测试，以研究其在防雷效率中的差异性。将输电线路的其他所有参数控制不变，将其地面上的倾角继续按照5度角为增长值，使它从0度角一步步增大到40度角，再以上述三种杆塔为例来测试出其绕击率和绕击跳闸率。通过对干字转角杆塔的研究表明，我们可以看到当地面倾角在0度角至15度角时，它的绕击跳闸率为0.0，但在15度角之后，它的绕击率开始改变，但都依旧维持在0.0的幅度上，只是微微有点升高，当倾角在0度与15度之间时，绕击跳闸率的数值也停留在0.0的数位上，但当倾角改变到大于15度角时，绕击跳闸率开始不断上升。再看酒杯杆塔和猫头杆塔，它们也是同样的涨幅趋势。此项研究表明，倘若在地面倾角小于15度角的地面上建立杆塔，即可确保输电线路的绕击跳闸率为最低。

3.3采用改变杆塔呼称高进行防雷措施的效果

由于引起雷击的主要原因之一是杆塔的感抗，而杆塔感抗的主要影响因素就是杆塔的呼称高，为此，有些研究者针对杆塔呼称高的高度与绕击跳闸率的关系做了相关研究。研究的一些数据显示，当杆塔呼称高不断增大的情况下，酒杯杆塔，猫头杆塔和干字转角杆塔的反击跳闸率都不断上升，根据涨幅高度排序，最低的是酒杯杆塔，其次是猫头杆塔，干字转角杆塔的反击跳闸率是上升的最快最明显的。由此研究表明，倘若采用杆塔称呼高来进行防雷措施，那么干字转角杆塔是最有明显效果的，且杆塔呼称高越低，其跳闸率也就越低了，当然这一点在猫头杆塔和酒杯杆塔上也同样可以实施。

3.4采用接地电阻进行防雷措施的效果

据有关权威性的研究表明，影响防雷击水平的最重要因素是杆塔接地的电阻，为此，他们在相关研究后提供出了这样的一些数据，在杆塔其他参数不变的前提下，将干字转角杆塔、猫头杆塔和酒杯杆塔的接地电阻以2.5Ω为间隔，从5Ω逐步增大到20Ω，其反击跳闸率显示，该三种杆塔都有明显的上涨趋势，其中以干字转角杆塔涨幅最大，其次是猫头杆塔，最后是酒杯杆塔。该研究反之表明，倘若降低杆塔的接地电阻，那么也就可以降低反击跳闸率了。

4结语

综上所述，输电线路密切联系着我们的生活，雷击则会对输电线路中的电气设备产生巨大的破坏，这样的高危不仅危险着输电线路的正常运输，也危险着我们的生活，所以，政府应高度重视输电线路的防雷击性，采取有效的防雷击措施，从而降低区域输电线路的雷击风险。

参考文献：

[1]季严飞.珠江三角洲地区输电线路雷电防护相关影响因素分析[D].华南理工大学.2011.

[2]陆小花.架空配电线路感应雷过电压计算与防护的研究[D].河海大学.2007.

[3]李信.高压输电线路氧化锌避雷器技术原理和应用方案的研究[D].华北电力大学.2001.

作者简介：

王立凯（1980-），男，毕业于内蒙古民族大学中文系汉语言文学专业，高级工程师，现从事送电线路防雷技术研究。