500kV輸電線路雷擊跳閘原因分析及防范措施

孟遂民 朱耀中

【摘 要】500KV超高電壓輸電線路的跳閘情況較多，大部分地區(qū)的跳閘原因占百分之三十以上來(lái)自于雷擊。供電企業(yè)針對(duì)雷擊跳閘做出了一系列的措施，其中包括加強(qiáng)線路外絕緣水平、減小避雷線保護(hù)角和較小桿塔接地電阻等，500KV輸電線路得到一定的防雷性能保障。本文就500輸電線路存在的相關(guān)問(wèn)題和雷擊跳閘的特征進(jìn)行分析，提出預(yù)防雷擊跳閘的措施，討論500KV輸電線雷擊跳閘的情況。

【關(guān)鍵詞】500KV輸電線路；雷擊跳閘；防雷措施

500KV輸電線路是電力運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，高壓輸電線路均配置自動(dòng)閘系統(tǒng)，線路面臨外界干擾時(shí)，為了保證不造成嚴(yán)重的事故時(shí)，自動(dòng)閘會(huì)主動(dòng)跳閘。輸電線路跳閘直接導(dǎo)致電力輸送，致使社會(huì)的生產(chǎn)活動(dòng)和人民的生活受到嚴(yán)重影響。為使500KV輸電線路安全可靠的運(yùn)行的同時(shí)，輸電線路的跳閘率是供電企業(yè)和線路管理單位的主要解決對(duì)象。

一、500KV輸電線路的雷擊跳閘

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)重慶的500KV輸電線路在2004年到2007年之間由于雷擊而導(dǎo)致的跳閘次數(shù)達(dá)27次之多，占總跳閘次數(shù)的90%以上；而保定供電企業(yè)的500KV輸電線路上，雷擊造成的跳閘占總跳閘次數(shù)的34%左右。我國(guó)東北地區(qū)的豐徐一線，豐徐二線、元董一線和遼寧線，雷擊造成跳閘占總跳閘次數(shù)的54.1%左右。

（一）復(fù)雜的地域環(huán)境

超高電壓輸電線路一般是超長(zhǎng)距離輸電，線路所經(jīng)地理位置相當(dāng)復(fù)雜，要應(yīng)對(duì)各地區(qū)的復(fù)雜多變的氣候環(huán)境。例如我國(guó)500KV輸電線路的源安雙回四線，經(jīng)過(guò)易縣、淶縣、淶源縣等多個(gè)山區(qū)縣，地形差距相當(dāng)大，海拔落差過(guò)大，一條線路最好到達(dá)海拔2000M以上，最低至800M以下。其經(jīng)過(guò)地區(qū)的氣候差距也相當(dāng)大，某些地區(qū)落雷數(shù)量過(guò)多，這些地區(qū)就必須要有針對(duì)性。

（二）雷擊種類

雷擊是主要危害500KV輸電線路正常運(yùn)行的罪魁禍?zhǔn)字唬崩讚魧?duì)輸電線路造成嚴(yán)重危害。它分為繞擊雷和反擊雷兩種。反擊雷的雷電流幅值一般在100KV以上，接地電阻值較大，呈現(xiàn)一基多項(xiàng)或者多基多項(xiàng)的閃絡(luò)基數(shù)和相數(shù)，不受地形的影響。而繞擊雷電流幅值在20KA到30KA之間，接地電阻關(guān)系不大，在山坡和山頂上容易發(fā)生。500KV輸電線路抗繞擊雷水平在15KA 到30KA之間，抗反擊雷水平在100KA以上。一般情況下，如果遇上繞擊雷，都會(huì)造成跳閘現(xiàn)象，繞擊雷是500KV輸電線路的主要攻克對(duì)象。

（三）500KV輸電線路容易導(dǎo)致雷擊的原因

桿塔的高度、避雷保護(hù)角、桿塔地面的坡度與繞擊雷有直接關(guān)系。當(dāng)桿塔高度越高，電感性能越強(qiáng)，雷電線通過(guò)桿塔所產(chǎn)生電壓幅值就越大。而避雷線保護(hù)角越大，雷電繞擊區(qū)就會(huì)增加，繞擊次數(shù)和概率也相應(yīng)增加。地面坡度越大，輸電線暴露的弧段就會(huì)增加，使得電感也隨之增加。當(dāng)線路沿著坡體向桿塔時(shí)，坡體內(nèi)側(cè)繞擊區(qū)就得到較少，但外側(cè)又得以增加，繞擊區(qū)大小直接影響著雷電繞擊的次數(shù)。大量數(shù)據(jù)顯示，由于地形造成線路的弧段過(guò)大和避雷線的保護(hù)角過(guò)大，雷擊的概率就會(huì)相當(dāng)高。某一些地區(qū)由于地下有大量的易導(dǎo)電礦物質(zhì)，也容易造成雷擊現(xiàn)象。由于大量的地下硿質(zhì)，和云層具有相反的電荷，而桿塔則形成大地的“尖端放電”，和云層的電感增強(qiáng)，再加上桿塔和導(dǎo)線均是良導(dǎo)體，線路本身又自帶電荷，這就極容易導(dǎo)致雷擊。

二、防雷措施

500KV輸電線路容易造成雷擊的原因大致如上所述，針對(duì)雷電對(duì)輸電線路的影響特點(diǎn)，做出一定的防范措施。主要是修整桿塔的位置，調(diào)整避雷線保護(hù)角的大小等，

（一）接地線電阻

接地線電阻沒(méi)有滿足防雷要求是導(dǎo)致跳閘的主要原因之一。當(dāng)桿塔或者避雷線受到雷擊時(shí)，雷電電流通過(guò)桿塔到達(dá)接地裝置后，會(huì)發(fā)生反射，導(dǎo)致桿塔頂部的電位升高，當(dāng)塔頂電位和導(dǎo)線電位差過(guò)大，超過(guò)線路絕緣性能時(shí)，閃絡(luò)現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。為了降低桿塔的接地電阻，采取了犧牲陽(yáng)極的方法。該方法是在接地系統(tǒng)中采用鎂合金，鎂合金單位電流量大、電位差大、導(dǎo)電性能好、陽(yáng)極化后生成的電阻率較低、有效時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。該方法在元董一線和二線上得到試驗(yàn)性使用，使用效果證明能夠有效地降低接地電阻。

（二）和成絕緣子

500KV輸電線線路的絕緣水平不滿足防雷要求也會(huì)導(dǎo)致雷擊現(xiàn)象。一般而言，輸電線的設(shè)計(jì)施工中，導(dǎo)線的絕緣水平會(huì)通過(guò)嚴(yán)格的評(píng)估再進(jìn)行使用。但設(shè)計(jì)時(shí)，如果考慮的因素不全面，如地區(qū)內(nèi)的空氣環(huán)境對(duì)線路造成的侵蝕危害等，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，線路的絕緣水平會(huì)大幅度下降。

針對(duì)這種現(xiàn)象，2001年我國(guó)東北電網(wǎng)公司提出了線路調(diào)爬。該方法是采用合成絕緣子，它污閃電壓高的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是耐雷性能差。由于合成絕緣子均壓環(huán)之間的空間較小，有效長(zhǎng)度降低，從而控制閃絡(luò)。通過(guò)對(duì)合成絕緣子的改造，增加了合成絕緣子的長(zhǎng)度，使其既能強(qiáng)有力的防御污閃問(wèn)題，又增加了耐雷水平。就目前來(lái)說(shuō)，合成絕緣子在使用過(guò)程中表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，提高了500KV輸電線路運(yùn)行的安全性和可靠性。

（三）主要的防雷手段

為降低線路的雷擊跳閘概率，提出了很多有效的防雷措施。主要有接地電阻控制、減小避雷線保護(hù)角、應(yīng)用特制避雷器或者避雷針、增加導(dǎo)線的絕緣水平、降低桿塔的高度、架設(shè)耦合地線等多種方式。在實(shí)際方法是用過(guò)程中，首先要對(duì)方法本身進(jìn)行詳細(xì)了解，對(duì)需要進(jìn)行防雷措施的實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)分析，充分考慮選擇方法的適用性和500KV輸電線路的重要性。

在經(jīng)濟(jì)允許的情況下，選擇最具優(yōu)勢(shì)的方法。其次要注重創(chuàng)新，早應(yīng)對(duì)雷擊的破壞時(shí)，不僅要靈活地使用方法，還要根據(jù)實(shí)際情況的分析，進(jìn)行創(chuàng)造性應(yīng)對(duì)。一般而言，對(duì)于某一種或者某一類現(xiàn)象采取措施時(shí)，都會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的討論和評(píng)估，這個(gè)過(guò)程就是技術(shù)的增長(zhǎng)和創(chuàng)新過(guò)程，有效的創(chuàng)新方法能夠讓500KV輸電線路得到良好的防雷性能。如在地下含有大量鐵礦的地區(qū)，該地區(qū)的500KV輸電線路進(jìn)程受到雷電的干擾，如果么偶有經(jīng)過(guò)有效的勘察工作，并不知道是由于地下鐵礦導(dǎo)致的雷擊現(xiàn)象，盲目地采取防雷措施，不僅損失大量的人力物力，還起不到應(yīng)用的作用。所以在做出防雷措施前，要詳細(xì)地對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行了解。

三、結(jié)束語(yǔ)

在500KV輸電線路的長(zhǎng)期防雷經(jīng)驗(yàn)中，總結(jié)出大量的有效方法，為今天的社會(huì)生產(chǎn)和人民生活用電起到了重要的保障作用。為滿足大量的用電需求，今天走好一步就等于解決未來(lái)的重要問(wèn)題。500KV輸電線路的防雷措施中，不乏人們的創(chuàng)新能力的展現(xiàn)。用于創(chuàng)新是時(shí)代進(jìn)步的特征，供電企業(yè)需要不斷地累積經(jīng)驗(yàn)，提高輸電線的防雷意識(shí)，力圖全線長(zhǎng)期正常運(yùn)行，做到有效的防范措施。

參考文獻(xiàn)：

[1] 谷定燮，樊靈孟.對(duì)我國(guó)500kV線路防雷的新思考[J].中國(guó)電力，2004，37（12）：18-21.

[2] 韋偉，唐程，竇藝成等.貴州電網(wǎng)500 kV線路防雷現(xiàn)狀及對(duì)策分析[J].高電壓技術(shù)，2008，34（4）：842-844.

[3] 趙建寧，谷定燮，霍鋒等.高海拔地區(qū)500kV緊湊型線路過(guò)電壓及防雷特性[J].高電壓技術(shù)，2011，37（1）：57-61.

[4] 杜新.線路避雷器在500KV線路上防雷效果的分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2011，（32）.

[5] 周磊，高建偉，李坡等.500kV輸電線路防雷分析及防范措施研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010，（4）：49-49.

[6] 易永亮.500kV瀑布溝—東坡（東線）輸電線路防雷研究及設(shè)計(jì)[D].重慶大學(xué)，2009.