山區(qū)超高壓輸電線路運行中的新型防雷措施及其效果

王愛 WANG Ai

（包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，包頭 014030）

（Baotou Vocational&Technical College，Baotou 014030，China）

1 山區(qū)超高壓輸電線路的新型防雷保護措施

對于內(nèi)蒙古山區(qū)的超高壓輸電線路來說，由于海拔較高，山體坡度較陡，使得常規(guī)措施的防雷效果不顯著，尤其是繞擊雷害比率的不斷上升。近幾年，在線路不斷運行的經(jīng)驗中，采取了一些新型的防雷措施，具體情況如下。

1.1 合理選擇輸電線路的絕緣配合 絕緣配合要綜合考慮電氣設(shè)備可能承受的各種電壓、保護裝置的特性和設(shè)備絕緣對各種電壓的耐受特性，合理地確定設(shè)備必要的絕緣水平。

1.1.1 架空送電線路的絕緣配合設(shè)計 解決桿塔和檔距中央各種可能放電途徑的絕緣選擇和相互配合的問題，包括：桿塔上的絕緣配合設(shè)計、檔距中央導(dǎo)線及避雷線間的絕緣配合設(shè)計、檔距中央導(dǎo)線對地及各被跨越物的絕緣配合設(shè)計、檔距中央不同相導(dǎo)線間的絕緣配合設(shè)計。

1.1.2 絕緣子串片數(shù)的選擇 在正常運行電壓作用下，絕緣子應(yīng)有足夠的機電破壞強度；足夠的電氣絕緣強度；絕緣子片數(shù)的選擇要滿足操作過電壓的要求。耐張絕緣子串的電氣強度應(yīng)略高于懸垂絕緣子串，同一電壓等級的耐張絕緣子串應(yīng)比懸垂絕緣子串多1～2片。

1.2 雷電定位系統(tǒng) 雷電定位系統(tǒng)是最新、最先進的一種防雷措施，它是一種大面積、全自動、實時監(jiān)測雷電的計算機在線系統(tǒng)[2]。

盡管現(xiàn)階段雷電定位系統(tǒng)在應(yīng)用上還存在著一些問題，但是它的應(yīng)用還是給我們帶來了方便。通過應(yīng)用雷電定位系統(tǒng)，我們可以利用該系統(tǒng)的雷電數(shù)據(jù)，更快捷、有效地發(fā)現(xiàn)雷電多發(fā)區(qū)，加強保護措施?，F(xiàn)階段我國很多單位都給出了雷電密度圖，它能夠很好地展示雷電活動的規(guī)律，幫助有關(guān)人員科學(xué)地分析雷電數(shù)據(jù)，也有一些科研單位在雷電密度圖的基礎(chǔ)上開展防雷研究。

1.3 安裝線路型避雷器 就算在全線架設(shè)避雷線，在導(dǎo)線上出現(xiàn)過電壓的情況也是有可能的。要想真正地避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，應(yīng)該安裝線路型避雷器，因為它能夠把雷擊所產(chǎn)生的過電壓釋放到大地，制約了電壓的升高，保障了線路和設(shè)備的安全。

雷電流強度、線路絕緣子的50%放電電壓和塔體的沖擊接地電阻是三個影響線路耐雷水平的重要因素。通常來講，地理位置和大氣條件會影響到雷電流強度，但是線路的50%放電電壓是一定的。在過去采用降低塔體的接地電阻是提高輸電線路耐雷水平的主要方式，但是在山區(qū)該方式的可行性很小，導(dǎo)致輸電線路屢遭雷擊。

加裝避雷器后，當線路遭受雷擊時，一部分雷電流經(jīng)避雷線傳入相鄰桿塔，一部分經(jīng)塔體入地，當雷電流超過一定值后，避雷器動作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導(dǎo)線，傳播到相鄰桿塔。雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時，由于電磁感應(yīng)作用，將分別在導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。由于避雷器的分流遠大于從避雷線中分流的雷電流，這種分流的耦合作用將使導(dǎo)線電位升高，使導(dǎo)線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，絕緣子不會發(fā)生閃絡(luò)。因此，線路避雷器具有很好的鉗電位作用，這也是線路避雷器進行防雷的明顯特點。

線路避雷器對接地電阻的要求不高，因為它自身具有鉗電位作用，這提高了其在山區(qū)線路防雷的可行性，加裝避雷器前后線路的耐雷水平與桿塔沖擊接地電阻的關(guān)系見圖1，從圖中可以看出加裝線路避雷器后的防雷效果是十分明顯的。

國內(nèi)外工程實踐表明，線路防雷用的金屬氧化物避雷器無論在防止雷直擊導(dǎo)線方面，還是在雷擊塔頂或避雷線時的反擊方面都是非常有效的。并且在500kV輸電線路容易遭受雷擊的外相安裝1支避雷器，可以避免線路因為遭受繞擊雷而發(fā)生絕緣閃絡(luò)，同時在較大程度上提高線路耐反擊雷的能力。這也就是使用線路避雷器的效果所在。

圖1 線路耐雷水平Iw與桿塔沖擊接地電阻Rt的關(guān)系

2 內(nèi)蒙古山區(qū)輸電線路的實際運行情況

內(nèi)蒙古地區(qū)整體海拔高度較高，超高壓輸電線路多架設(shè)在曠野、山區(qū)等人煙稀少的地方，再加上風(fēng)沙情況相當嚴重，所以導(dǎo)致了雷擊跳閘事故發(fā)生率的居高不下。但近年來，采用了一些新型防雷措施，使得線路的耐雷水平明顯提高。

①在山區(qū)輸電線路的絕緣配合上考慮耐受雷電過電壓的需要，酌量增加絕緣子片數(shù)。

②在桿塔上加裝線路避雷器成為一種有效、方便的防雷措施。線路避雷器在雷電活動強烈，降低桿塔接地電阻困難等特殊線段上安裝使用，可有效降低雷擊跳閘事故率，提高交流輸電線路的耐雷水平。

對于內(nèi)蒙古地區(qū)500kV的輸電線路，線路避雷器在山區(qū)輸電線路已經(jīng)開始使用，能夠有效地降低雷擊跳閘事故率。內(nèi)蒙古地區(qū)包旗線為2006年施工建設(shè)的500kV線路，在雷害事故嚴重地段使用線路避雷器之后的跳閘率如表1所示。

表1 包旗線跳閘率（次/100km·a）

但是在線路避雷器的使用過程中，也發(fā)現(xiàn)它的保護范圍只有1～3基桿塔，不能使鄰近桿塔線路絕緣子（串）得到確實有效的保護，沒有可外延的雷擊保護范圍，必須每基桿塔都裝設(shè)才會有效防止雷擊跳閘事故的發(fā)生。由于其造價很高，不能每基桿塔都裝設(shè)避雷器，導(dǎo)致線路長且桿塔數(shù)多的線路無法可靠經(jīng)濟運行。

3 小結(jié)

常規(guī)的防雷保護措施由于其本身的不足，以及實際地理環(huán)境的影響，使得架空送電線路仍存在一定的雷擊跳閘率和事故率，像內(nèi)蒙古地區(qū)還相當高。但是隨著新型防雷保護措施的出現(xiàn)，特別是線路避雷器的使用，能夠很好地限制雷擊跳閘事故率，使內(nèi)蒙古山區(qū)輸電線路的防雷工作邁上了一個新臺階。但是線路避雷器也有一定的缺陷，對于它的防雷效果還需深入研究。

[1]周澤存，沈其工，方瑜，王大忠.高電壓技術(shù)[M].中國電力出版社，2005.

[2]周延齡，黎利佳，蘇貽泰.雷電定位系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].中國電力，1999，32（7）：31-35.

[3]楊茂輝，譚建敏.線路避雷器在線路防雷上的應(yīng)用[J].廣東電力，2003，16（4）：53-55.