茂名地區(qū)輸電線路防雷運(yùn)行分析及策略研究

林瑞榮

摘要：文章統(tǒng)計(jì)分析了茂名地區(qū)雷電活動的特點(diǎn)，針對歷年雷害對茂名電網(wǎng)造成的影響進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析，對茂名輸電線路目前的防雷措施應(yīng)用情況進(jìn)行了效果評估，指出茂名輸電線路防雷工作存在的問題，并根據(jù)茂名雷害特點(diǎn)提出了線路防雷策略。

關(guān)鍵詞：茂名地區(qū)；輸電線路；雷電活動；統(tǒng)計(jì)分析；防雷措施

中圖分類號：TM727文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2014）21-0133-03

廣東雷電活動強(qiáng)烈，雷電數(shù)、地閃密度等雷電參數(shù)均在全國平均水平之上。茂名地處廣東省西部，雷電活動強(qiáng)度處于廣東前列，為強(qiáng)雷電活動地區(qū)；同時(shí)茂名輸電線路規(guī)模較大，存在雷擊跳閘次數(shù)多、雷擊跳閘率高的特點(diǎn)，線路安全運(yùn)行受雷電活動影響顯著。

1茂名地區(qū)雷電活動的特點(diǎn)

1.1雷電數(shù)

茂名地區(qū)包括市區(qū)、高州市、電白、化州、信宜地區(qū)，本文均按此統(tǒng)計(jì)。從雷電定位系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，茂名地區(qū)2007～2013年雷電數(shù)總體呈逐年增加趨勢，特別是近兩年雷電活動強(qiáng)烈。從表1數(shù)據(jù)看，高州每年雷電數(shù)基本為茂名地區(qū)最多，依次為信宜、化州、電白、市區(qū)。從雷電數(shù)看，茂名地區(qū)處于廣東省前列，雷電活動強(qiáng)烈，對線路影響較大。

1.2地閃密度

雷電日和雷電小時(shí)，存在局限性，而電網(wǎng)防雷實(shí)際關(guān)心地閃放電。地閃密度：表征雷云對地放電的頻繁程度，定義為每平方公里每年的地閃次數(shù)。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，茂名地區(qū)地閃密度同樣有逐年增加的趨勢，其中2012年最高，達(dá)到12.2次/km2·年?？臻g上，高州地閃密度最大，達(dá)到14.12次/km2·年，信宜最小，但同樣達(dá)到了10.62次/km2·年；時(shí)間上，雷電活動主要集中在5月至9月；其中6月地閃密度最大，依次是8月、7月、5月、9月。茂名地閃密度高于廣東平均數(shù)值，為強(qiáng)雷活動區(qū)域。

2茂名地區(qū)輸電線路雷害統(tǒng)計(jì)分析

2.1雷擊跳閘占比統(tǒng)計(jì)分析

從表2看，茂名歷年總雷擊跳閘次數(shù)所占比例為90.99%，且基本上呈逐年增加趨勢，從2007年最低的75%，至2013年最高的96.45%，所占比例不斷增加；由此可見，雷電活動對線路影響巨大，雷擊故障仍是影響電網(wǎng)安全的重要因素之一。雷擊跳閘次數(shù)過多，將會降低輸電線路可靠性，嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展和對供電可靠性要求的日益提高，有必要加強(qiáng)線路防雷運(yùn)行分析，改善防雷措施，提高其防雷水平。

2.2不同電壓等級雷擊跳閘比例統(tǒng)計(jì)分析

從表2看，歷年來35kV線路雷擊跳閘次數(shù)最多，總數(shù)達(dá)到294次，占比48.7%；其中2012、2013年最多，占當(dāng)年比例62%、69%；其次為110kV線路，總跳閘265次，占比43.9%；2012年最多，占當(dāng)年比例33%；220kV線路總跳閘38次，占比6.3%；500kV線路總跳閘6次，占比0.9%；220kV及以上線路占比7.2%。

從歷年數(shù)據(jù)分析，35kV及110kV線路跳閘次數(shù)所占比例最高，分別達(dá)到48.7%和43.9%，且總體呈上升趨勢；因?yàn)殡妷旱燃壴礁?，其耐雷水平越高、雷擊跳閘越少，因此需特別關(guān)注和加強(qiáng)35～110kV線路的防雷工作。

2.3雷擊跳閘率統(tǒng)計(jì)分析

如表3，從時(shí)間分析，110kV及以上線路雷擊跳閘率在2011年最高，2013年最低；而在2009～2013年統(tǒng)計(jì)中，2011年地閃密度及雷電數(shù)均不是最大的，且低于平均值，這說明雷擊跳閘率與雷電強(qiáng)度相關(guān)性并不典型。

從電壓等級分析，110kV線路的雷擊跳閘率均為最大（不包含35kV），2010年以來，其雷擊跳閘率呈逐漸下降趨勢，說明近年來線路防雷改造有一定成效，220～500kV線路雷擊跳閘率多年來相對平穩(wěn)，變化不大。

從區(qū)域分析，信宜110kV線路雷擊跳閘率最高，高州次之，依次為化州、電白、市區(qū)；而從雷電活動強(qiáng)度來看，信宜的雷電活動并不是最強(qiáng)烈，但其雷擊跳閘率卻最高，原因有二：一為信宜線路耐雷水平相對較低；二為信宜線路規(guī)模逐年增加，且多分布在高山地帶，為易受雷擊點(diǎn)，因此有必要加強(qiáng)信宜地區(qū)線路防雷改造工作，降低雷擊跳閘率。

3茂名地區(qū)輸電線路防雷措施應(yīng)用及效果分析

3.1架設(shè)避雷線

避雷線是架空線路最基本的防雷措施之一，既能減少雷電直擊導(dǎo)線的概率，同時(shí)可以減少繞擊導(dǎo)線的概率。

2006年，良潘線的架空線由單改雙后，其雷擊跳閘由1995～2006年以前年平均跳閘2.6次/年，降為2006年后平均雷擊跳閘1.8次/年，特別近年來雷電活動越來越強(qiáng)烈，說明其防雷效果有良好改善。而運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，避雷線的防雷效果在平原地區(qū)是很好的，但在山區(qū)，由于地形、地貌的影響，常出現(xiàn)繞擊、側(cè)擊等避雷線屏蔽失效的現(xiàn)象；山區(qū)是多雷區(qū)，同時(shí)也是易繞擊區(qū)，要減少繞擊率，只有減少保護(hù)角。目前，通過逐年改造，茂名地區(qū)110kV及以上線路全部架設(shè)了線路避雷線，且90%以上為雙避雷線，有效增強(qiáng)了線路防直擊和繞擊效果。

3.2桿塔接地裝置改造

桿塔接地裝置改造包括地網(wǎng)改造和雷電泄流通道改造。改造地網(wǎng)，降低接地電阻，或者改善避雷線到接地體間的泄流通道，使良好接地體發(fā)揮作用，在雷擊后能起快速有效泄流，對于提高線路耐雷水平，減少反擊概率是非常有效的。

2012年，220kV金利甲、乙線、110kV利良線、六旺線等受雷擊頻繁跳閘的桿塔及電阻偏高的30基桿塔接地裝置進(jìn)行了銅包鋼接地體技術(shù)改造試點(diǎn)，以改善其桿塔接地電阻；上述線路在2013年沒有發(fā)生過雷擊跳閘，經(jīng)查閱雷電定位系統(tǒng)，強(qiáng)雷電當(dāng)期曾經(jīng)襲擊過所改造桿塔；2001年，良潘線全線架空地線與接地引線、接地棒的連接方式進(jìn)行了改進(jìn)，采用螺絲連接方式增加三者相互間的接觸面積，以確保雷電流的泄流通道暢通。改造后，良潘線跳閘次數(shù)較往年有所減少；說明改造地網(wǎng)、降低接地電阻和改善雷電泄流通道對防反擊雷效果

明顯。

3.3安裝線路避雷器

理論及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)均表明，對于雷電活動頻繁、土壤電阻率較大，降低桿塔接地電阻困難的線路，安裝線路避雷器能有效保護(hù)線路，減少線路雷害事故。線路型避雷器與絕緣子串并聯(lián)，其沖擊放電電壓和殘壓均低于絕緣子串的放電電壓。當(dāng)雷擊桿塔或繞擊導(dǎo)線在絕緣子串兩端產(chǎn)生的過電壓超過避雷器的放電電壓時(shí)，避雷器首先動作導(dǎo)通，釋放雷電流，之后在工頻電壓下呈現(xiàn)高阻，工頻續(xù)流截?cái)啵瑥亩_(dá)到保護(hù)絕緣子的目的。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，良潘線經(jīng)安裝線路避雷器的桿塔未再出現(xiàn)故障點(diǎn)，說明其防雷效果較為明顯，但未安裝線路避雷器的其他桿塔仍因受雷擊而跳閘，這是因?yàn)榫€路避雷器的保護(hù)范圍過小，不能對全線進(jìn)行保護(hù)，由于經(jīng)濟(jì)效益因素，全線裝設(shè)線路避雷器并不可行，只能選擇性地使用線路避雷器，仍需探索其他有效防雷措施。

3.4加強(qiáng)線路絕緣

增加線路的外絕緣，有利于提高絕緣子的閃絡(luò)電壓和線路耐雷水平，同時(shí)爬距的增大，有利于防止污閃，一舉兩得。研究表明，110kV線路增加1片絕緣子，其桿塔電阻值7Ω，15Ω，30Ω時(shí)的耐雷水平分別增加11.9%，15.3%，16.9%；線路增加2片絕緣子，其耐雷水平分別增加23.9%，27.6%，29.9%。桿塔電阻值越高線路增加絕緣子的效果越明顯，但是提高線路絕緣受桿塔塔頭大小及風(fēng)偏限制。

2004年，良潘線全線合成絕緣子更換為玻璃絕緣子后，沿線發(fā)生了多次雷擊情況，且附近多條線路發(fā)生雷擊跳閘，但至2007年良潘線沒有發(fā)生雷擊跳閘。運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，絕緣水平較高的220～500kV線路，其雷擊跳閘概率亦遠(yuǎn)低于110kV及以下線路，可見加強(qiáng)線路絕緣，采取耐雷水平較好的玻璃絕緣子，對提高線路耐雷水平有一定作用；同時(shí)玻璃絕緣子不需要進(jìn)行零值檢測，便于線路運(yùn)行維護(hù)；因此，建議在山地或丘陵地帶應(yīng)盡可能使用玻璃絕緣子、增加絕緣水平以提高線路耐雷

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水平。

4茂名地區(qū)輸電線路防雷策略研究

4.1線路防雷存在的問題

線路防雷存在的問題主要有：（1）線路防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，線路防雷基礎(chǔ)薄弱；（2）線路防雷措施改造力度有限，科學(xué)性和針對性不足；（3）線路防雷技術(shù)管理粗放，缺乏長期數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析；（4）雷電活動存在隨機(jī)性和分散性特點(diǎn)，有限改造措施在短期內(nèi)不能顯著降低整體雷擊跳閘率。

4.2輸電線路防雷策略研究

4.2.1因地制宜，有的放矢抓重點(diǎn)。運(yùn)行線路防雷應(yīng)根據(jù)雷電活動特點(diǎn)和運(yùn)行需要進(jìn)行針對性改造。信宜雷電活動雖然沒高州和化州強(qiáng)烈，但其線路多分布在山區(qū)，且線路耐雷水平較差，雷擊跳閘率較高，應(yīng)將防雷重點(diǎn)放在信宜。對于220kV及以上線路，以改善桿塔接地裝置、差異化改造、在雷擊較多桿塔安裝線路避雷器為主，提高其反擊耐雷水平。對于110kV及以下線路，應(yīng)綜合考慮電網(wǎng)安全和經(jīng)濟(jì)效益，抓住重點(diǎn)，加強(qiáng)架空地線改造、差異化改造、地網(wǎng)改造及線路避雷器等措施的應(yīng)用，減少線路保護(hù)角，降低線路接地電阻，有效減少線路受直擊、反擊和繞擊概率，提高線路防雷

水平。

4.2.2關(guān)口前移，從源頭提高防雷水平。線路防雷工作，不能僅僅關(guān)注目前運(yùn)行線路防雷改造，因?yàn)橐恍┓览赘脑齑胧┰谶\(yùn)行線路中實(shí)施可行性不高，而應(yīng)該關(guān)口前移，從設(shè)計(jì)源頭上提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提升其防雷水平。對于新設(shè)計(jì)線路，應(yīng)在路徑選擇、絕緣配合、保護(hù)角設(shè)計(jì)、接地裝置設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行綜合考慮；盡量避免桿塔選擇在雷電活動強(qiáng)烈、易受雷擊的地形和路徑；綜合考慮線路防污防雷水平而進(jìn)行絕緣子選擇；在雷電易擊段采用負(fù)保護(hù)角設(shè)計(jì)，必要時(shí)采用三避雷線；對于土壤電阻率較高，不能有效降低桿塔接地電阻地區(qū)，選擇使用放射地網(wǎng)加垂直接地極形式和安裝線路避雷器，提高線路防雷水平。

4.2.3轉(zhuǎn)換思路，防疏結(jié)合雙管齊下。目前防雷的核心思想是不斷提高輸電線路防雷水平，降低雷擊跳閘次數(shù)，稱之為“堵塞式”防雷，但過度提高線路防雷水平在經(jīng)濟(jì)效益上并不可行。

針對傳統(tǒng)的“堵塞式”防雷，一些專家提出了“疏導(dǎo)式”間隙防雷思想，其核心是允許線路存在一定的跳閘，通過采用間隙并聯(lián)在絕緣子上，在雷電閃絡(luò)時(shí)先放電，保護(hù)絕緣子被雷電擊傷，提高線路重合成功率。并聯(lián)間隙具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。研究表明，標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合絕緣子安裝并聯(lián)間隙裝置后線路的雷擊跳閘率有所提高，其中220kV線路的雷擊跳閘率增加6.5%，110kV線路的雷擊跳閘率增加10.9%，但線路的雷擊事故率將大大降低，能有效提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。

目前茂名信宜、高州地區(qū)35～110kV線路雷擊跳閘次數(shù)較多，在采用各項(xiàng)防雷改造措施后，雷擊跳閘次數(shù)雖有所下降，但總體雷擊跳閘率仍相對較高，一味提高線路防雷水平，在經(jīng)濟(jì)效益上并不可行；因此，可綜合評估電網(wǎng)安全情況，采取安裝并聯(lián)間隙措施，通過疏導(dǎo)雷電，減少絕緣子受雷擊幾率，既能減少線路運(yùn)行維護(hù)工作量，又能確保線路安全運(yùn)行，可作為傳統(tǒng)防雷措施的一種有力補(bǔ)充。

5結(jié)語

茂名地區(qū)雷電活動強(qiáng)烈，對輸電線路造成嚴(yán)重影響。目前茂名輸電線路整體防雷水平不高，各項(xiàng)防雷改造措施取得了一定的效果，但仍需從設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、措施綜合應(yīng)用、電網(wǎng)建設(shè)及疏導(dǎo)防雷思路等方面出發(fā)，綜合做好線路防雷工作，提高線路防水平。

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