電網(wǎng)架空輸電線路差異化防雷研究

涂德敏

摘 要：本文在對我國電網(wǎng)輸電線路防雷技術(shù)的主要類型及特點分析基礎(chǔ)上，以我地區(qū)電網(wǎng)220kv架空輸電線路為例，結(jié)合其線路雷擊故障情況與防雷保護措施，對電網(wǎng)架空輸電線路差異化防雷設計進行研究。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng);架空;輸電線路;差異化;防雷;研究

電網(wǎng)線路供電運行中，雷擊作用是導致電網(wǎng)正常運行受到影響的重要因素之一，對電網(wǎng)的安全/穩(wěn)定供電運行存在著極大的不利影響。根據(jù)對我國電網(wǎng)供電運行中各類故障情況及其原因的統(tǒng)計分析顯示，其中，因雷擊作用導致的電網(wǎng)線路運行事故約占電網(wǎng)運行事故總數(shù)的40%至70%之間。由此可見，雷擊事故對電網(wǎng)正常供電運行的危害影響十分突出，并且因此產(chǎn)生的經(jīng)濟損失也十分巨大。針對上述情況，結(jié)合雷電事故的危害影響，研究如何采取有效的措施對雷擊作用進行有效防護，具有十分積極的作用和意義。

1我國輸電線路防雷技術(shù)類型及特點分析

隨著國家電網(wǎng)建設的不斷推進以及電力系統(tǒng)工程技術(shù)的不斷提升，當前我國針對電網(wǎng)輸電線路所采取的防雷保護技術(shù)水平也逐漸提高，在有效預防和降低電網(wǎng)輸電線路雷擊故障及其對電網(wǎng)正常運行的不利影響方面，起到了非常積極的作用和影響。結(jié)合我國電網(wǎng)輸電線路防雷保護技術(shù)方案設計與應用情況，其現(xiàn)有技術(shù)類型主要包含以下兩種。

其一為常規(guī)防雷保護技術(shù)，即通過提升輸電線路的絕緣水平或者是進行避雷線架設/合理降低輸電桿塔的接地電阻/縮小保護角/應用輸電線路自動重合閘技術(shù)/進行消雷器與塔頂避雷針安裝應用等多種方法措施，提高對電網(wǎng)輸電線路的防雷保護效果。值得注意的是，電網(wǎng)輸電線路的常規(guī)防雷技術(shù)中，進行避雷線架設是最為常用且效果最為顯著的防雷保護技術(shù)，它在輸電線路防雷保護中是通過對雷電直擊導線的有效防止，來實現(xiàn)其防雷保護作用發(fā)揮，同時能夠?qū)€路中的雷電感應過電壓進行有效降低控制，達到相應的雷電分流效果，對輸電線路供電運行中的雷擊故障及其不利影響防護效果十分顯著。

其二為非常規(guī)的防雷技術(shù)，它是除上述常規(guī)防雷技術(shù)外的其他相關(guān)技術(shù)措施，近年來在輸電線路防雷保護中也逐漸應用實現(xiàn)。比如，通過在輸電線路中進行消雷器與提前發(fā)射接閃器安裝應用，在實現(xiàn)雷云電荷中和情況下，利用消雷器對放電雷電流進行抵消或控制。此外，上述非常規(guī)防雷技術(shù)在輸電線路防雷保護應用中，通過對避雷針接閃能力提升，能夠利用提前發(fā)射接閃器對避雷針的保護范圍進行有效擴大，而通過將上述兩種防護裝置在輸電線路防雷保護中設計應用，能夠有效提升輸電線路的防雷保護水平，但由于對其裝置的防雷保護理論研究不夠徹底，在實際應用中也存在一定的局限性。除上述非常規(guī)防雷技術(shù)外，通過在輸電線路上進行水柱引雷裝置以及火箭引雷裝置等安裝應用，也能夠?qū)旊娋€路起到較好的防雷保護作用。

2電網(wǎng)架空輸電線路差異化防雷研究

2.1我地區(qū)電網(wǎng)220kv架空輸電線路的雷擊故障及防雷保護分析

根據(jù)對我地區(qū)電網(wǎng)輸電線路的雷電故障情況統(tǒng)計顯示，我地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)的220kv電壓線路中，出現(xiàn)過兩次及以上雷擊故障的線路數(shù)量接近20條，并且20條線路輸電運行中，因雷擊故障引起的斷電故障次數(shù)達到40次左右，在整個電網(wǎng)220kv電壓線路故障情況約占48%。由此可見，雷電故障對電網(wǎng)輸電線路安全/穩(wěn)定運行的危害影響十分突出。此外，對我地區(qū)電網(wǎng)輸電線路的防雷保護措施進行分析顯示，其在電網(wǎng)輸電線路運行保護中，主要存在以下較為突出的問題。首先，我地區(qū)的電網(wǎng)輸電線路供電運行中雖然采取了相應的防雷保護措施，但是其雷擊故障發(fā)生次數(shù)并未得到明顯的控制，由此可見，其電網(wǎng)輸電線路防雷保護措施并不能滿足輸電線路運行的實際需求，需要進行改進和完善;其次，電網(wǎng)輸電線路供電運行中，雖然針對各區(qū)域進行了相應的防雷保護設備，但是，由于沒有從輸電線路系統(tǒng)運行的整體層面進行分析和考慮，導致其防雷效果并不明顯，整個電網(wǎng)的輸電線路雷擊故障數(shù)量未得到控制，根據(jù)這一情況，在電網(wǎng)輸電線路防雷設計中，應對相同區(qū)域的不同線路進行差異化防雷設計，以滿足其防雷需求;同時，針對相同線路的不同桿塔部位，在防雷設計中也應采取差異化處理措施;最后，對部分基礎(chǔ)資料缺失的電網(wǎng)線路，在輸電電路防雷設計中，由于其防雷設計的有關(guān)計算無法正常進行，因此，在實際設計中并不能采取有效措施進行防雷保護;而對相同桿塔中的多條不同輸電線路所發(fā)生的雷擊跳閘問題，與其線路的接地電阻設計與實際防雷要求不相符有關(guān)，需要對桿塔的接地電阻進行重新計算與設計分析。

2.2電網(wǎng)架空輸電線路差異化防雷技術(shù)方案

根據(jù)我地區(qū)電網(wǎng)輸電線路的雷擊故障情況及其防雷保護措施，為有效降低和控制雷擊故障對輸電線路正常運行的不利影響，確保整個電網(wǎng)安全/可靠供電運行，在進行電網(wǎng)輸電線路防雷改造設計中，需要根據(jù)輸電線路的不同防雷等級要求，采用增加安裝線路避雷器以及絕緣裝置/進行耦合底線架設/對桿塔接地電阻進行有效降低等多種不同方式靈活設計和應用，以提高整個電網(wǎng)架空輸電線路的防雷保護水平。

首先，在電網(wǎng)輸電線路差異化防雷設計中，通過增加安裝線路避雷器來優(yōu)化和提升輸電線路的防雷保護能力，實際上是指在原有的輸電線路防雷保護設計基礎(chǔ)上，通過另外增加安裝避雷器裝置，使其在雷電作用下，使小部分雷擊電流能夠通過桿塔主體實現(xiàn)接地，而對大部分雷擊電流則利用避雷器向相鄰桿塔傳輸，并且這一過程中，輸電導線之間會產(chǎn)生相應的電磁感應，而避雷器與導線則會產(chǎn)生相應的耦合分量，從而促進輸電導線的電位提升。在上述防雷裝置的安裝應用下，由于絕緣子閃絡電壓比導線和桿塔之間的電壓高，會導致輸電線路中避雷器產(chǎn)生較好的鉗電位情況，從而起到較好的防雷保護效果。需要注意的是，通過增加安裝避雷器，以實現(xiàn)對220kv電網(wǎng)架空輸電線路的差異化防雷保護中，對避雷器的加裝使用，應從以下方面對其安裝使用條件進行控制，即，對地閃密度在5至7.98之間的山區(qū)電網(wǎng)線路防雷保護中，對避雷器的安裝需要滿足檔距高于600m的輸電桿塔或者前后直線塔條件要求;而對地閃密度在2.78至5之間，同時其坡度高于25o的情況，或者是地閃密度在5至7.98之間，同時其坡度在30o以上的輸電線路桿塔，在進行避雷器安裝使用中，應以外坡的側(cè)邊作為最佳安裝位置等，以避免影響其避雷防護效果。

其次，對輸電線路的絕緣配置進行強化，能夠通過不平衡的高絕緣防雷措施，對輸電線路多回同時跳閘發(fā)生率進行有效控制和降低實現(xiàn)，從而達到輸電線路雷擊故障防護效果。由于電網(wǎng)220kv電壓線路的同塔多回線路中，絕緣水平較高的輸電線路回路，其絕緣性能與其他回路絕緣水平相比約高出15%左右，因此，在輸電線路防雷設計中，對符合條件的輸電線路通過加強其線路的絕緣配置，能夠有效提升輸電線路的雷擊電壓承受能力。

除上述防雷措施外，對電網(wǎng)架空輸電線路的差異化防雷設計中，還可以通過降低輸電線路桿塔的接地電阻以及進行耦合地線架設等方式，促進輸電線路線路雷擊防護與故障控制能力提升，從而達到較好的輸電線路防雷保護效果。

3結(jié)束語

總之，對電網(wǎng)架空輸電線路差異化防雷研究，有利于促進我國電網(wǎng)架空輸電線路防雷保護技術(shù)水平提升，從而有效避免和降低電網(wǎng)供電運行的雷擊故障及其不利影響產(chǎn)生，在確保電網(wǎng)安全/可靠供電運行方面，具有十分積極的作用和意義。

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