關于輸電線路綜合防雷措施技術經濟性分析

阮威 羅繼紅

【摘 要】防雷措施改造升級能夠有效提高輸電線路防雷能力，對輸電線路防雷措施進行經濟性分析，能夠有效減少對防雷改造工程的投入，提高電力企業(yè)的經濟效益。防雷措施是輸電線路運行中一項重要的保護措施，對輸電線路安全、穩(wěn)定運行具有重要意義。文章對輸電線路防雷技術經濟現狀和防雷措施進行分析，并論述其經濟性，以期合理選擇防雷措施。

【關鍵詞】輸電線路；綜合防雷措施；經濟性

近幾年，輸電線路受帶帶雷電影響出現的故障仍然占很大比重，由于雷擊閃絡后會產生工頻續(xù)流，絕緣子會遭到嚴重破壞，影響線路安全，導致安全事故發(fā)生。在科學技術不斷發(fā)展的背景下，雖然輸電線路防雷措施種類越來越多，但是不同措施的適用條件、成本和作用不同，因此，如何正確選擇合理的防雷措施，是當前輸電線路防雷工作的重點，對防雷措施進行經濟性分析具有重要意義。

一、輸電線路綜合防雷技術經濟性現狀

近幾年，輸電線路迅速發(fā)展，相關輸電線路走廊嚴重緊缺，再加上交通網絡不斷完善，高桿塔數量逐漸增多，在一定程度上，增加了輸電線路受到雷電影響的概率，同時，目前我國仍然沒有落實合理的措施，提高輸電線路防雷技術的經濟性，例如，輸電線路絕緣技術存在一定浪費。此外，很多地區(qū)在對輸電線路防雷問題進行改善過程中，依然使用傳統的粗放式改造方法，這一方式沒有針對輸電線路受到雷擊的特點進行研究，也沒有對經濟效益進行考慮，所以其在實施的過程中效果相對較差，這就需要進行二次施工，造成了巨大的人力資源與物力資源浪費。為此，在輸電線路防雷施工中，要做好經濟學分析，在提輸電線路防雷水平的基礎上，提高經濟性。

二、綜合防雷措施在輸電線路中的應用

（一）控制地保護角

地保護角的角度決定了桿塔的設置位置，從客觀角度分析，其位置影響桿塔受雷擊程度，進而影響輸電線路安全、穩(wěn)定運行，因此，通過控制地保護角的方式，可以有效減少雷擊對輸電線路的影響。控制地保護角通常對較小的地保護角角度進行控制，以實現輸電線路減少雷擊影響的目的。地保護角的控制措施，首先應根據地理環(huán)境和輸電線路施工方案要求，科學規(guī)劃桿塔，以滿足實際需要和輸電線路鋪設要求，一般利用安裝藕合地線技術實現線路輸送對桿塔的處理。藕合地線主要是指利用鋪設地線技術，實現導線對雷擊電流量的科學引導，從而減少輸電線路的電壓，有效預防輸電線路雷擊跳閘現象。

（二）架設避雷線

輸電線路綜合防雷技術措施中，架設避雷線應用較為廣泛，同時也是一種最基本并且十分有效的輸電線路保護措施。避雷線可以屏蔽相導線直接攔截雷擊，并將雷電電流泄入大地的架空導線。避雷線布置在基桿塔處接地，在檔距中每兩根避雷線組成閉合回路，并通過把避雷線經過一個小間隙的方式達到對地絕緣的目的。輸電線路在架設避雷線之后，遭受雷擊時能夠將避雷線裝置作為媒介，使雷擊電流泄入大地，從而能夠有效防止受到雷擊后，輸電線路中絕緣子被過電壓擊穿而損壞。除此以外，避雷線架設后能夠在輸電線路遭受雷擊時發(fā)揮分流的作用，有效降低塔桿的電流，進而降低塔桿頂部電位。

（三）降低接地電阻

輸電線路所在地的接地電阻（土壤電阻率）越高，其耐雷水平則越低，二者成反比。通過同時利用降低桿塔腳電阻與架設避雷線兩種防雷方法，能夠有效降低輸電線路在遭受雷擊時的過電壓作用，即增強了輸電線路的防雷能力。在防雷技術實施過程中，要以基桿塔所在地土壤的電阻率情況為依據，最大程度降低地電阻，使接地電阻保持在合理范圍內。如果接地電阻超過相關規(guī)定中的允許值時，要采取以下方式，降低電阻，提高輸電線路的防雷性能。第一，使用減阻劑，增加輸電線路的接地尺寸，同時，在接地點周圍使用減阻劑，這種方法在小型接地網中能夠有效降低輸電線路的接地電阻；第二，爆破接地技術，在接地點進行爆破制造裂縫，然后將電阻率較低的材料放到裂隙中去，從而在大范圍內降低土壤的電阻率，使輸電線路的接地電阻降低；第三，接地裝置使用多支外引方式，在設置多支外引式接地裝置時，要以地極干線本身的電阻為基礎，將外引式接地極控制在一百米之內。這種方式適用于基桿塔周圍有不結凍并且具有較好導電性的河流或者湖泊等水源。

三、綜合防雷措施技術經濟性分析

（一）經濟分析模型

首先完善經濟分析模型，經濟模型的建立應結合防雷措施技術發(fā)揮的作用進行綜合分析，運用層次建設法構建經濟模型，有利于明確綜合防雷措施的影響因素，并記錄相關數據，保證綜合防雷措施技術經濟性分析的科學性和準確性。運用層次構建經濟模型的主要工作流程，大致為分析相關影響因素，針對影響因素進行分類分析，同時構建大致的經濟分析模型層次，依據各影響因素在綜合防雷措施中的影響程度，進行分類計算，從而根據相關數據進行分析。

（二）經濟性分析

在以往的工作中，對輸電線路實施綜合防雷改造，通常以其他改造效果良好地區(qū)的相關經驗為依據，選擇防雷措施。但是，不同線路的基桿塔結構、所在地地形和地貌以及風險來源都存在差異，照搬照抄成功經驗往往事倍功半?，F以220kV單回線路的某桿塔段為例，試探性進行輸電線路綜合防雷措施技術經濟性分析。

第一，減小保護角的方法需要改變基桿塔的塔頭尺寸，因其施工復雜且工程量大而不建議采用；在本線路中因雷擊而導致的跳閘率較高，據以往的數據統計得出，雷擊重合閘率在67%左右，因而不適宜使用加裝保護間隙的方式。本線路的防雷改造方案中使用的防雷措施包括安裝可控針、防繞擊側針以及避雷線裝置，架設耦合地線，降低基桿塔接地電阻，加強絕緣水平。

第二，充分考慮架線區(qū)域的地形、地貌、雷電活動等因素，在線路段進行全檔距繞擊防雷計算的雷擊風險評估。國家電網公司發(fā)布的相關規(guī)范中支出220kV的輸電線路在雷擊跳閘率方面的制表位0.315次（/100km·a）。在本案例線路段內雷擊導致的跳閘故障中，反擊占75%，繞擊占25%，由此得出反擊與繞擊跳閘率的指標值分別為0.2316次（/100km·a）與0.873次（/100km·a）。基于雷擊改造工程經費有限的考慮，當雷擊風險評估在B級以及以下的線路段暫時不考慮實施改造工程。

第三，本案例線路段中，各處基桿塔的構造符合防雷措施安裝中的要求，綜合考慮基桿塔所在處的地形、絕緣特征，以及防雷技術設施等多方面的因素，決定在全線路段實施降低桿塔接地電阻的防雷措施，加裝防繞擊側針并且架設耦合地線，在沒有安裝避雷技術設施的1號、3號與5號基桿塔中安裝避雷線裝置并加強絕緣水平，在2號基桿塔中安裝可控針，在4號基桿塔中加裝避雷線裝置。

第四，使用層次分析法對以上防雷改造措施進行經濟性評估，并得出最佳防雷技術措施，其中降低塔桿接地電阻的最佳措施可以降低3Ω的接地電阻；加強絕緣水平最佳措施可以每串增加兩片絕緣子。

四、結束語

總而言之，為了保證輸電線路穩(wěn)定運行，要合理選擇防雷措施。在輸電線路選擇過程中，應分析和綜合考慮地理環(huán)境等方面的影響，通過構建經濟模型的方式進行分析，提高綜合防雷措施的應用效益，從而保障輸電線路穩(wěn)定運行。

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