220 kV架空線路雷害分析和防治對(duì)策

陳浩

摘 要：雷擊是220 kV高壓架空線路故障的罪魁禍?zhǔn)?，遠(yuǎn)離城市的山區(qū)是雷電的高發(fā)地區(qū)，對(duì)220 kV架空線路的安全運(yùn)行造成了威脅。結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合治理，有利于線路的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。以某線路為例，分析了事故的情況，并根據(jù)山區(qū)輸電線路的特點(diǎn)提出了相應(yīng)的防雷措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：220 kV；架空線路；雷害；防雷

中圖分類號(hào)：TM863 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）12-0002-02

架空線路有向各地方輸送電能的功能，保證其安全、穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)城市的發(fā)展有著重要意義。造成線路故障的原因多種多樣，其中最主要的是由雷擊引起的，尤其在山區(qū)等地方，由于雷電高發(fā)，線路更容易遭受雷擊的損害。采取合適的措施來避免線路被雷擊破壞已成為人們關(guān)心的問題。下面以某線路為例展開討論。

1 220 kV架空線路雷害調(diào)研概況

1.1 地形特征和雷暴特點(diǎn)

該地貌主要屬于低山丘陵地貌單元，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查、探井和地質(zhì)點(diǎn)揭示，該段地層上部為覆蓋層，主要為角礫和礫砂；局部為卵石和碎石土，厚度不大；下部為基巖，主要為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化花崗巖、灰?guī)r和砂巖，厚度較大。

平均年雷暴日分為3個(gè)等級(jí)，地區(qū)位于平均年雷暴日的較高等級(jí)，達(dá)到了32 d，屬于典型雷暴多發(fā)區(qū)域和雷電災(zāi)害的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

1.2 220 kV架空線路雷害情況

2011年，投入運(yùn)行的220 kV線路全長(zhǎng)167.750 km，總計(jì)439基鐵塔。其中，耐張塔51基，直線塔268基，砼桿120基。導(dǎo)線型號(hào)為2×JL/G1A-300/25-48/7和2×JL/G1A-300/40-24/7鋼芯鋁絞線，地線一根采用OPGW -2S 1/24B1光纖復(fù)合架空地線，另一根采用1×19-11.5-1270-B鍍鋅鋼絞線與JLB20A-100-19鋁包鋼地線。

雷擊跳閘是220～500 kV輸電線路故障的主要原因之一，而220 kV線路比500 kV線路更易遭受雷擊。通過分析可以得出以下幾點(diǎn)：①在有故障相別統(tǒng)計(jì)中，3次雷擊故障跳閘事故全部發(fā)生在邊相（220 kV途中進(jìn)行了三次換相）。②雷擊跳閘事故發(fā)生在直線塔（MZ352）2次，發(fā)生在砼桿（Z1）1次。③雷擊桿塔位于山頂?shù)挠?基，占67%；位于平地的有1基，占33%.

2 雷電參數(shù)分析

2.1 地閃密度分析

網(wǎng)格。在0.04 °×0.04 °網(wǎng)格下，自南至北分為19段，依次編號(hào)為1～19.統(tǒng)計(jì)2005～2013年各年各段的地閃密度，并用柱形圖表示各段在9年內(nèi)的平均地閃密度，如圖1所示。

由圖1可以看出，220 kV沿線雷電密度分布出現(xiàn)了5個(gè)峰值，分別對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格序號(hào)為2，6，10，12和18. 其中，1～7網(wǎng)格的平均地閃密度大于9（次/km2·年），為易受雷擊段。

2.2 落雷密度分析

2005—2013 年220 kV 沿線落雷密度分布如圖2 所示。其中各網(wǎng)格中的數(shù)值表示該網(wǎng)格的落雷密度值，網(wǎng)格按雷電密度值的大小變化分為5個(gè)等級(jí)，逐漸增大，依次記為第一等級(jí)、第二等級(jí)、…、第五等級(jí)。

由此可以看出，各年沿線落雷密度分布存在分散性較大，且各年?yáng)|北部的雷電活動(dòng)強(qiáng)于西南部。

3 防雷措施

針對(duì)山區(qū)輸電線路的特點(diǎn)，對(duì)不同的線路、地形、雷擊形式和雷電活動(dòng)情況，綜合應(yīng)用不同的防雷措施，確保輸電線路安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1 在雷擊嚴(yán)重桿塔安裝線路型避雷器

3.1.1 線路型避雷器功能

220 kV線路避雷器與線路絕緣子并聯(lián)安裝，雷擊時(shí)避雷器動(dòng)作，當(dāng)避雷器的殘壓低于絕緣子串的50%放電電壓時(shí)，即使雷擊電流增大，避雷器的殘壓稍有增加，絕緣子仍不至于發(fā)生

閃絡(luò)。實(shí)踐表明，線路安裝避雷器后，可明顯減少因雷擊引發(fā)的線路跳閘故障，提高線路耐雷水平。此外，還可將其廣泛用于雷電活動(dòng)頻繁地區(qū)，大跨越桿塔，土壤電阻率高、桿塔接地電阻大的地區(qū)，山區(qū)巡線困難的地段，要求供電可靠性校高的線路。

3.1.2 線路避雷器的安裝原則

線路避雷針的安裝原則主要有以下幾點(diǎn)：①線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。對(duì)線路的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，確定易遭雷擊的桿塔，并分析確定是雷電繞擊還是雷電反擊。②線路途經(jīng)的地形、地貌和鄰近影響。現(xiàn)場(chǎng)勘察線路經(jīng)過的地段，特別對(duì)經(jīng)過魚塘、河流和山地等地段的線路要重點(diǎn)分析，記錄有可能因地形、地貌條件而使線路桿塔遭受雷擊的地段，一般經(jīng)過此路段的桿塔優(yōu)先考慮。③桿塔的接地電阻和相鄰桿塔檔距。根據(jù)線路投產(chǎn)時(shí)設(shè)計(jì)桿塔的接地電阻要求和實(shí)際接地電阻值，確定不符合接地電阻設(shè)計(jì)要求的桿塔并進(jìn)行改造，對(duì)因地質(zhì)條件限制而無法達(dá)到要求的優(yōu)先考慮。

3.2 加裝可控放電避雷針

在架空線路塔頂裝設(shè)可控放電避雷針，既可減少繞擊，也可降低反擊的發(fā)生概率。

3.2.1 雷電放電方式

雷云對(duì)地面物體放電一般存在上行雷閃和下行雷閃兩種方式。上行雷閃時(shí)，先導(dǎo)自下而上發(fā)展，放電電流由不斷向上發(fā)展的先導(dǎo)產(chǎn)生，即使有主放電，由于雷云向主放電通道供應(yīng)的電荷困難，所以放電電流幅值小、陡度低，且不繞擊。下行雷閃時(shí)，先導(dǎo)自上而下發(fā)展，主放電過程發(fā)生在地面附近，所以電荷量充足，放電迅速猛烈，雷電流幅值大、陡度高。

上行雷閃是先導(dǎo)直接進(jìn)入雷云電荷中心或攔截雷云向下發(fā)展的先導(dǎo)，對(duì)地面物體具有屏蔽作用，可減輕放電時(shí)地面物體的感應(yīng)過電壓。利用上行雷閃這一特點(diǎn)，通過加裝可控放電避雷針，使其能可靠地引發(fā)上行雷閃放電，從而達(dá)到中和雷云電荷、保護(hù)各類被保護(hù)對(duì)象的目的。

3.2.2 可控放電避雷針系統(tǒng)特點(diǎn)

在220 kV線路上安裝可控放電避雷針，要想成功引發(fā)上行雷閃，針頭需達(dá)到以下要求：①自主針針尖在引發(fā)上行雷閃之前，針頭附近的空間電荷應(yīng)盡量少，以便針尖向上發(fā)展放電脈沖；②當(dāng)需要引發(fā)上行雷閃時(shí)，在迅速產(chǎn)生放電脈沖前，針尖處的電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)足夠高。

當(dāng)?shù)孛骐妶?chǎng)場(chǎng)強(qiáng)較弱時(shí)，雷云不會(huì)對(duì)可控針或物體放電，此時(shí)可控放電避雷針處于貯存雷云電場(chǎng)。當(dāng)雷云電場(chǎng)上升，則預(yù)示對(duì)可控針或物體發(fā)生放電，可控放電避雷針貯能立即釋能，以攔截雷云底部的先導(dǎo)或進(jìn)入雷云電荷中心中和電荷。

3.2.3 可控放電避雷針的安裝原則

可控放電避雷針的安裝原則與線路型避雷器的基本相同，但需要考慮已遭受雷擊桿塔、大跨越兩端的桿塔、山頂、風(fēng)口、迎風(fēng)坡等位置的桿塔。該線路重點(diǎn)線段雷擊跳閘率的目的是確保該線路在雷雨季節(jié)安全、可靠運(yùn)行。

3.3 改造線路接地網(wǎng)，降低桿塔接地電阻

3.3.1 降低桿塔接地電阻的作用

雷擊塔頂或避雷線會(huì)對(duì)線路絕緣造成反擊，中國(guó)防雷與接地規(guī)程推薦使用以下公式計(jì)算桿塔承受反擊的耐雷水平：

3.3.2 降低桿塔接地電阻方法

從防止雷電反擊造成線路跳閘的角度出發(fā)，降低桿塔接地電阻能有效降低雷擊塔頂或避雷線時(shí)的桿頂電位，提高線路耐雷水平。例如，當(dāng)接地電阻為10 Ω時(shí)，40 kA的雷電流引起的過電壓，如果忽略其他因素的影響，簡(jiǎn)單地用歐姆定律計(jì)算只為400 kV，只有直擊或繞擊的1/10左右。通常情況下，每降1 Ω低桿塔接地電阻，則可以使桿塔耐雷水平提高5%左右。由此可見，降低桿塔接地電阻和對(duì)現(xiàn)役桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行改造對(duì)線路的防雷有著巨大的作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

由上文可見，在雷電高發(fā)的地區(qū)，要根據(jù)地區(qū)的實(shí)際情況，采集關(guān)于線路、地形和雷擊情況進(jìn)行分析，采取合適的防雷措施，做好定期的線路維護(hù)和及時(shí)的故障搶修工作，以此來保證供電線路的穩(wěn)定運(yùn)行，為企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]司馬文霞，李建標(biāo)，楊慶，等.雷電先導(dǎo)分形特性及其在特高壓線路耐雷性能分析中的應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)，2010（01）.

[2]白志強(qiáng)，王瑞，趙貴勇，等.500 kV輸電線路雷電線擊事故分析及預(yù)防措施[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2013（01）.

〔編輯：李玨〕

摘 要：雷擊是220 kV高壓架空線路故障的罪魁禍?zhǔn)?，遠(yuǎn)離城市的山區(qū)是雷電的高發(fā)地區(qū)，對(duì)220 kV架空線路的安全運(yùn)行造成了威脅。結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合治理，有利于線路的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。以某線路為例，分析了事故的情況，并根據(jù)山區(qū)輸電線路的特點(diǎn)提出了相應(yīng)的防雷措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：220 kV；架空線路；雷害；防雷

中圖分類號(hào)：TM863 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）12-0002-02

架空線路有向各地方輸送電能的功能，保證其安全、穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)城市的發(fā)展有著重要意義。造成線路故障的原因多種多樣，其中最主要的是由雷擊引起的，尤其在山區(qū)等地方，由于雷電高發(fā)，線路更容易遭受雷擊的損害。采取合適的措施來避免線路被雷擊破壞已成為人們關(guān)心的問題。下面以某線路為例展開討論。

1 220 kV架空線路雷害調(diào)研概況

1.1 地形特征和雷暴特點(diǎn)

該地貌主要屬于低山丘陵地貌單元，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查、探井和地質(zhì)點(diǎn)揭示，該段地層上部為覆蓋層，主要為角礫和礫砂；局部為卵石和碎石土，厚度不大；下部為基巖，主要為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化花崗巖、灰?guī)r和砂巖，厚度較大。

平均年雷暴日分為3個(gè)等級(jí)，地區(qū)位于平均年雷暴日的較高等級(jí)，達(dá)到了32 d，屬于典型雷暴多發(fā)區(qū)域和雷電災(zāi)害的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

1.2 220 kV架空線路雷害情況

2011年，投入運(yùn)行的220 kV線路全長(zhǎng)167.750 km，總計(jì)439基鐵塔。其中，耐張塔51基，直線塔268基，砼桿120基。導(dǎo)線型號(hào)為2×JL/G1A-300/25-48/7和2×JL/G1A-300/40-24/7鋼芯鋁絞線，地線一根采用OPGW -2S 1/24B1光纖復(fù)合架空地線，另一根采用1×19-11.5-1270-B鍍鋅鋼絞線與JLB20A-100-19鋁包鋼地線。

雷擊跳閘是220～500 kV輸電線路故障的主要原因之一，而220 kV線路比500 kV線路更易遭受雷擊。通過分析可以得出以下幾點(diǎn)：①在有故障相別統(tǒng)計(jì)中，3次雷擊故障跳閘事故全部發(fā)生在邊相（220 kV途中進(jìn)行了三次換相）。②雷擊跳閘事故發(fā)生在直線塔（MZ352）2次，發(fā)生在砼桿（Z1）1次。③雷擊桿塔位于山頂?shù)挠?基，占67%；位于平地的有1基，占33%.

2 雷電參數(shù)分析

2.1 地閃密度分析

網(wǎng)格。在0.04 °×0.04 °網(wǎng)格下，自南至北分為19段，依次編號(hào)為1～19.統(tǒng)計(jì)2005～2013年各年各段的地閃密度，并用柱形圖表示各段在9年內(nèi)的平均地閃密度，如圖1所示。

由圖1可以看出，220 kV沿線雷電密度分布出現(xiàn)了5個(gè)峰值，分別對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格序號(hào)為2，6，10，12和18. 其中，1～7網(wǎng)格的平均地閃密度大于9（次/km2·年），為易受雷擊段。

2.2 落雷密度分析

2005—2013 年220 kV 沿線落雷密度分布如圖2 所示。其中各網(wǎng)格中的數(shù)值表示該網(wǎng)格的落雷密度值，網(wǎng)格按雷電密度值的大小變化分為5個(gè)等級(jí)，逐漸增大，依次記為第一等級(jí)、第二等級(jí)、…、第五等級(jí)。

由此可以看出，各年沿線落雷密度分布存在分散性較大，且各年?yáng)|北部的雷電活動(dòng)強(qiáng)于西南部。

3 防雷措施

針對(duì)山區(qū)輸電線路的特點(diǎn)，對(duì)不同的線路、地形、雷擊形式和雷電活動(dòng)情況，綜合應(yīng)用不同的防雷措施，確保輸電線路安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1 在雷擊嚴(yán)重桿塔安裝線路型避雷器

3.1.1 線路型避雷器功能

220 kV線路避雷器與線路絕緣子并聯(lián)安裝，雷擊時(shí)避雷器動(dòng)作，當(dāng)避雷器的殘壓低于絕緣子串的50%放電電壓時(shí)，即使雷擊電流增大，避雷器的殘壓稍有增加，絕緣子仍不至于發(fā)生

閃絡(luò)。實(shí)踐表明，線路安裝避雷器后，可明顯減少因雷擊引發(fā)的線路跳閘故障，提高線路耐雷水平。此外，還可將其廣泛用于雷電活動(dòng)頻繁地區(qū)，大跨越桿塔，土壤電阻率高、桿塔接地電阻大的地區(qū)，山區(qū)巡線困難的地段，要求供電可靠性校高的線路。

3.1.2 線路避雷器的安裝原則

線路避雷針的安裝原則主要有以下幾點(diǎn)：①線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。對(duì)線路的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，確定易遭雷擊的桿塔，并分析確定是雷電繞擊還是雷電反擊。②線路途經(jīng)的地形、地貌和鄰近影響?，F(xiàn)場(chǎng)勘察線路經(jīng)過的地段，特別對(duì)經(jīng)過魚塘、河流和山地等地段的線路要重點(diǎn)分析，記錄有可能因地形、地貌條件而使線路桿塔遭受雷擊的地段，一般經(jīng)過此路段的桿塔優(yōu)先考慮。③桿塔的接地電阻和相鄰桿塔檔距。根據(jù)線路投產(chǎn)時(shí)設(shè)計(jì)桿塔的接地電阻要求和實(shí)際接地電阻值，確定不符合接地電阻設(shè)計(jì)要求的桿塔并進(jìn)行改造，對(duì)因地質(zhì)條件限制而無法達(dá)到要求的優(yōu)先考慮。

3.2 加裝可控放電避雷針

在架空線路塔頂裝設(shè)可控放電避雷針，既可減少繞擊，也可降低反擊的發(fā)生概率。

3.2.1 雷電放電方式

雷云對(duì)地面物體放電一般存在上行雷閃和下行雷閃兩種方式。上行雷閃時(shí)，先導(dǎo)自下而上發(fā)展，放電電流由不斷向上發(fā)展的先導(dǎo)產(chǎn)生，即使有主放電，由于雷云向主放電通道供應(yīng)的電荷困難，所以放電電流幅值小、陡度低，且不繞擊。下行雷閃時(shí)，先導(dǎo)自上而下發(fā)展，主放電過程發(fā)生在地面附近，所以電荷量充足，放電迅速猛烈，雷電流幅值大、陡度高。

上行雷閃是先導(dǎo)直接進(jìn)入雷云電荷中心或攔截雷云向下發(fā)展的先導(dǎo)，對(duì)地面物體具有屏蔽作用，可減輕放電時(shí)地面物體的感應(yīng)過電壓。利用上行雷閃這一特點(diǎn)，通過加裝可控放電避雷針，使其能可靠地引發(fā)上行雷閃放電，從而達(dá)到中和雷云電荷、保護(hù)各類被保護(hù)對(duì)象的目的。

3.2.2 可控放電避雷針系統(tǒng)特點(diǎn)

在220 kV線路上安裝可控放電避雷針，要想成功引發(fā)上行雷閃，針頭需達(dá)到以下要求：①自主針針尖在引發(fā)上行雷閃之前，針頭附近的空間電荷應(yīng)盡量少，以便針尖向上發(fā)展放電脈沖；②當(dāng)需要引發(fā)上行雷閃時(shí)，在迅速產(chǎn)生放電脈沖前，針尖處的電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)足夠高。

當(dāng)?shù)孛骐妶?chǎng)場(chǎng)強(qiáng)較弱時(shí)，雷云不會(huì)對(duì)可控針或物體放電，此時(shí)可控放電避雷針處于貯存雷云電場(chǎng)。當(dāng)雷云電場(chǎng)上升，則預(yù)示對(duì)可控針或物體發(fā)生放電，可控放電避雷針貯能立即釋能，以攔截雷云底部的先導(dǎo)或進(jìn)入雷云電荷中心中和電荷。

3.2.3 可控放電避雷針的安裝原則

可控放電避雷針的安裝原則與線路型避雷器的基本相同，但需要考慮已遭受雷擊桿塔、大跨越兩端的桿塔、山頂、風(fēng)口、迎風(fēng)坡等位置的桿塔。該線路重點(diǎn)線段雷擊跳閘率的目的是確保該線路在雷雨季節(jié)安全、可靠運(yùn)行。

3.3 改造線路接地網(wǎng)，降低桿塔接地電阻

3.3.1 降低桿塔接地電阻的作用

雷擊塔頂或避雷線會(huì)對(duì)線路絕緣造成反擊，中國(guó)防雷與接地規(guī)程推薦使用以下公式計(jì)算桿塔承受反擊的耐雷水平：

3.3.2 降低桿塔接地電阻方法

從防止雷電反擊造成線路跳閘的角度出發(fā)，降低桿塔接地電阻能有效降低雷擊塔頂或避雷線時(shí)的桿頂電位，提高線路耐雷水平。例如，當(dāng)接地電阻為10 Ω時(shí)，40 kA的雷電流引起的過電壓，如果忽略其他因素的影響，簡(jiǎn)單地用歐姆定律計(jì)算只為400 kV，只有直擊或繞擊的1/10左右。通常情況下，每降1 Ω低桿塔接地電阻，則可以使桿塔耐雷水平提高5%左右。由此可見，降低桿塔接地電阻和對(duì)現(xiàn)役桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行改造對(duì)線路的防雷有著巨大的作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

由上文可見，在雷電高發(fā)的地區(qū)，要根據(jù)地區(qū)的實(shí)際情況，采集關(guān)于線路、地形和雷擊情況進(jìn)行分析，采取合適的防雷措施，做好定期的線路維護(hù)和及時(shí)的故障搶修工作，以此來保證供電線路的穩(wěn)定運(yùn)行，為企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]司馬文霞，李建標(biāo)，楊慶，等.雷電先導(dǎo)分形特性及其在特高壓線路耐雷性能分析中的應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)，2010（01）.

[2]白志強(qiáng)，王瑞，趙貴勇，等.500 kV輸電線路雷電線擊事故分析及預(yù)防措施[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2013（01）.

〔編輯：李玨〕

摘 要：雷擊是220 kV高壓架空線路故障的罪魁禍?zhǔn)?，遠(yuǎn)離城市的山區(qū)是雷電的高發(fā)地區(qū)，對(duì)220 kV架空線路的安全運(yùn)行造成了威脅。結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合治理，有利于線路的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。以某線路為例，分析了事故的情況，并根據(jù)山區(qū)輸電線路的特點(diǎn)提出了相應(yīng)的防雷措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：220 kV；架空線路；雷害；防雷

中圖分類號(hào)：TM863 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）12-0002-02

架空線路有向各地方輸送電能的功能，保證其安全、穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)城市的發(fā)展有著重要意義。造成線路故障的原因多種多樣，其中最主要的是由雷擊引起的，尤其在山區(qū)等地方，由于雷電高發(fā)，線路更容易遭受雷擊的損害。采取合適的措施來避免線路被雷擊破壞已成為人們關(guān)心的問題。下面以某線路為例展開討論。

1 220 kV架空線路雷害調(diào)研概況

1.1 地形特征和雷暴特點(diǎn)

該地貌主要屬于低山丘陵地貌單元，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查、探井和地質(zhì)點(diǎn)揭示，該段地層上部為覆蓋層，主要為角礫和礫砂；局部為卵石和碎石土，厚度不大；下部為基巖，主要為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化花崗巖、灰?guī)r和砂巖，厚度較大。

平均年雷暴日分為3個(gè)等級(jí)，地區(qū)位于平均年雷暴日的較高等級(jí)，達(dá)到了32 d，屬于典型雷暴多發(fā)區(qū)域和雷電災(zāi)害的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

1.2 220 kV架空線路雷害情況

2011年，投入運(yùn)行的220 kV線路全長(zhǎng)167.750 km，總計(jì)439基鐵塔。其中，耐張塔51基，直線塔268基，砼桿120基。導(dǎo)線型號(hào)為2×JL/G1A-300/25-48/7和2×JL/G1A-300/40-24/7鋼芯鋁絞線，地線一根采用OPGW -2S 1/24B1光纖復(fù)合架空地線，另一根采用1×19-11.5-1270-B鍍鋅鋼絞線與JLB20A-100-19鋁包鋼地線。

雷擊跳閘是220～500 kV輸電線路故障的主要原因之一，而220 kV線路比500 kV線路更易遭受雷擊。通過分析可以得出以下幾點(diǎn)：①在有故障相別統(tǒng)計(jì)中，3次雷擊故障跳閘事故全部發(fā)生在邊相（220 kV途中進(jìn)行了三次換相）。②雷擊跳閘事故發(fā)生在直線塔（MZ352）2次，發(fā)生在砼桿（Z1）1次。③雷擊桿塔位于山頂?shù)挠?基，占67%；位于平地的有1基，占33%.

2 雷電參數(shù)分析

2.1 地閃密度分析

網(wǎng)格。在0.04 °×0.04 °網(wǎng)格下，自南至北分為19段，依次編號(hào)為1～19.統(tǒng)計(jì)2005～2013年各年各段的地閃密度，并用柱形圖表示各段在9年內(nèi)的平均地閃密度，如圖1所示。

由圖1可以看出，220 kV沿線雷電密度分布出現(xiàn)了5個(gè)峰值，分別對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格序號(hào)為2，6，10，12和18. 其中，1～7網(wǎng)格的平均地閃密度大于9（次/km2·年），為易受雷擊段。

2.2 落雷密度分析

2005—2013 年220 kV 沿線落雷密度分布如圖2 所示。其中各網(wǎng)格中的數(shù)值表示該網(wǎng)格的落雷密度值，網(wǎng)格按雷電密度值的大小變化分為5個(gè)等級(jí)，逐漸增大，依次記為第一等級(jí)、第二等級(jí)、…、第五等級(jí)。

由此可以看出，各年沿線落雷密度分布存在分散性較大，且各年?yáng)|北部的雷電活動(dòng)強(qiáng)于西南部。

3 防雷措施

針對(duì)山區(qū)輸電線路的特點(diǎn)，對(duì)不同的線路、地形、雷擊形式和雷電活動(dòng)情況，綜合應(yīng)用不同的防雷措施，確保輸電線路安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1 在雷擊嚴(yán)重桿塔安裝線路型避雷器

3.1.1 線路型避雷器功能

220 kV線路避雷器與線路絕緣子并聯(lián)安裝，雷擊時(shí)避雷器動(dòng)作，當(dāng)避雷器的殘壓低于絕緣子串的50%放電電壓時(shí)，即使雷擊電流增大，避雷器的殘壓稍有增加，絕緣子仍不至于發(fā)生

閃絡(luò)。實(shí)踐表明，線路安裝避雷器后，可明顯減少因雷擊引發(fā)的線路跳閘故障，提高線路耐雷水平。此外，還可將其廣泛用于雷電活動(dòng)頻繁地區(qū)，大跨越桿塔，土壤電阻率高、桿塔接地電阻大的地區(qū)，山區(qū)巡線困難的地段，要求供電可靠性校高的線路。

3.1.2 線路避雷器的安裝原則

線路避雷針的安裝原則主要有以下幾點(diǎn)：①線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。對(duì)線路的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，確定易遭雷擊的桿塔，并分析確定是雷電繞擊還是雷電反擊。②線路途經(jīng)的地形、地貌和鄰近影響?，F(xiàn)場(chǎng)勘察線路經(jīng)過的地段，特別對(duì)經(jīng)過魚塘、河流和山地等地段的線路要重點(diǎn)分析，記錄有可能因地形、地貌條件而使線路桿塔遭受雷擊的地段，一般經(jīng)過此路段的桿塔優(yōu)先考慮。③桿塔的接地電阻和相鄰桿塔檔距。根據(jù)線路投產(chǎn)時(shí)設(shè)計(jì)桿塔的接地電阻要求和實(shí)際接地電阻值，確定不符合接地電阻設(shè)計(jì)要求的桿塔并進(jìn)行改造，對(duì)因地質(zhì)條件限制而無法達(dá)到要求的優(yōu)先考慮。

3.2 加裝可控放電避雷針

在架空線路塔頂裝設(shè)可控放電避雷針，既可減少繞擊，也可降低反擊的發(fā)生概率。

3.2.1 雷電放電方式

雷云對(duì)地面物體放電一般存在上行雷閃和下行雷閃兩種方式。上行雷閃時(shí)，先導(dǎo)自下而上發(fā)展，放電電流由不斷向上發(fā)展的先導(dǎo)產(chǎn)生，即使有主放電，由于雷云向主放電通道供應(yīng)的電荷困難，所以放電電流幅值小、陡度低，且不繞擊。下行雷閃時(shí)，先導(dǎo)自上而下發(fā)展，主放電過程發(fā)生在地面附近，所以電荷量充足，放電迅速猛烈，雷電流幅值大、陡度高。

上行雷閃是先導(dǎo)直接進(jìn)入雷云電荷中心或攔截雷云向下發(fā)展的先導(dǎo)，對(duì)地面物體具有屏蔽作用，可減輕放電時(shí)地面物體的感應(yīng)過電壓。利用上行雷閃這一特點(diǎn)，通過加裝可控放電避雷針，使其能可靠地引發(fā)上行雷閃放電，從而達(dá)到中和雷云電荷、保護(hù)各類被保護(hù)對(duì)象的目的。

3.2.2 可控放電避雷針系統(tǒng)特點(diǎn)

在220 kV線路上安裝可控放電避雷針，要想成功引發(fā)上行雷閃，針頭需達(dá)到以下要求：①自主針針尖在引發(fā)上行雷閃之前，針頭附近的空間電荷應(yīng)盡量少，以便針尖向上發(fā)展放電脈沖；②當(dāng)需要引發(fā)上行雷閃時(shí)，在迅速產(chǎn)生放電脈沖前，針尖處的電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)足夠高。

當(dāng)?shù)孛骐妶?chǎng)場(chǎng)強(qiáng)較弱時(shí)，雷云不會(huì)對(duì)可控針或物體放電，此時(shí)可控放電避雷針處于貯存雷云電場(chǎng)。當(dāng)雷云電場(chǎng)上升，則預(yù)示對(duì)可控針或物體發(fā)生放電，可控放電避雷針貯能立即釋能，以攔截雷云底部的先導(dǎo)或進(jìn)入雷云電荷中心中和電荷。

3.2.3 可控放電避雷針的安裝原則

可控放電避雷針的安裝原則與線路型避雷器的基本相同，但需要考慮已遭受雷擊桿塔、大跨越兩端的桿塔、山頂、風(fēng)口、迎風(fēng)坡等位置的桿塔。該線路重點(diǎn)線段雷擊跳閘率的目的是確保該線路在雷雨季節(jié)安全、可靠運(yùn)行。

3.3 改造線路接地網(wǎng)，降低桿塔接地電阻

3.3.1 降低桿塔接地電阻的作用

雷擊塔頂或避雷線會(huì)對(duì)線路絕緣造成反擊，中國(guó)防雷與接地規(guī)程推薦使用以下公式計(jì)算桿塔承受反擊的耐雷水平：

3.3.2 降低桿塔接地電阻方法

從防止雷電反擊造成線路跳閘的角度出發(fā)，降低桿塔接地電阻能有效降低雷擊塔頂或避雷線時(shí)的桿頂電位，提高線路耐雷水平。例如，當(dāng)接地電阻為10 Ω時(shí)，40 kA的雷電流引起的過電壓，如果忽略其他因素的影響，簡(jiǎn)單地用歐姆定律計(jì)算只為400 kV，只有直擊或繞擊的1/10左右。通常情況下，每降1 Ω低桿塔接地電阻，則可以使桿塔耐雷水平提高5%左右。由此可見，降低桿塔接地電阻和對(duì)現(xiàn)役桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行改造對(duì)線路的防雷有著巨大的作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

由上文可見，在雷電高發(fā)的地區(qū)，要根據(jù)地區(qū)的實(shí)際情況，采集關(guān)于線路、地形和雷擊情況進(jìn)行分析，采取合適的防雷措施，做好定期的線路維護(hù)和及時(shí)的故障搶修工作，以此來保證供電線路的穩(wěn)定運(yùn)行，為企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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〔編輯：李玨〕