輸電線路防雷技術(shù)的研究及應(yīng)用

黃富勇

摘? 要：廣東省清遠市地形以山地丘陵為主，雷擊發(fā)生較為頻繁，其中110 kVxx線在2018～2019年共發(fā)生16次雷擊跳閘故障，該文選取該輸電線為防雷改造研究對象，對110 kVxx線的桿塔的進行雷擊概率計算，計算結(jié)果與雷擊發(fā)生次數(shù)基本相符。應(yīng)用輸電線路差異化防雷技術(shù)，制定了線路防雷改造方案，結(jié)果表明，設(shè)計方案能夠有效降低輸電線的雷擊跳閘率。

關(guān)鍵詞：輸電線路;防雷技術(shù);差異化防雷;防雷改造

中圖分類號：TM726? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

根據(jù)作用方式的不同，雷電可以分為感應(yīng)雷和直擊雷。對于感應(yīng)雷的防范已經(jīng)較為成熟，直擊雷是目前防雷技術(shù)的主要研究對象。廣東省清遠市為丘陵地形，氣候濕潤，春夏季節(jié)常出現(xiàn)雷雨天氣，極易發(fā)生雷擊，為了能夠有效地降低雷擊造成的輸電線跳閘率，減少雷擊造成的停電現(xiàn)象，必須對輸電線及桿塔進行防雷改造[1]。防雷改造需要選擇合適的防雷技術(shù)，并且要制定合理的防雷方案。

1 防雷技術(shù)及差異化防雷策略

1.1 防雷技術(shù)

防雷技術(shù)及防雷措施的合理使用，能夠有效降低輸電線遭受雷擊后的跳閘率，目前，較常用的防雷技術(shù)及措施有7項。

1.1.1 合理選擇輸電線路路徑

在某些區(qū)域中，由于土質(zhì)電阻率小、位置較高、與地下水較近等原因較容易引雷。架設(shè)輸電線路時，應(yīng)當盡量避免在易引雷地區(qū)建設(shè)桿塔;防雷建設(shè)時，對于易引雷地區(qū)也應(yīng)當重點關(guān)注和建設(shè)。

1.1.2 加強線路絕緣水平

輸電線進行防雷建設(shè)或改造時，可以通過增加絕緣子片數(shù)的方式來加強線路絕緣水平。對于已處于輸電狀態(tài)的線路，如果絕緣水平不符合要求，必須在接地端加裝一片絕緣子。在加裝一片絕緣子有困難時，可以將舊絕緣子更換為新型絕緣性能高的絕緣子，也可以達到提高線路絕緣水平的目的。

1.1.3 降低桿塔接地電阻

雷電擊中桿塔或桿塔避雷針時，接地電阻的大小對桿塔塔頂電位的影響非常大。接地電阻過大，會導致桿塔電位太高，從而影響輸電線的輸電安全。所以必須應(yīng)用一些使得桿塔接地電阻盡量低，目前常用的方法包括深埋接地極、使用接地體和對土壤使用降阻材料等。這種防雷措施所需費用較少，且防雷效果顯著。

1.1.4 架設(shè)避雷線

避雷線在雷擊發(fā)生時能夠?qū)纂娺M行有效分流，能有效屏蔽雷電對輸電線的影響。避雷線是接地線，但它并不直接接地，而是通過桿塔進行接地，這樣做能夠更好地 保護輸電線。通常在針對110 kV輸電線的防雷保護中，避雷線的絕緣子必須留一些空隙，以防止由于避雷線上電流過大，從而產(chǎn)生大磁場，影響輸電線。

1.1.5 加裝并聯(lián)間隙

并聯(lián)間隙在桿塔遭受雷擊時能夠有效保護絕緣子，它的安裝方式就是將2個金屬片安裝在絕緣子串上，2個金屬片之間的距離大致為絕緣子串長度的85%。單回路桿塔上安裝并聯(lián)間隙，位置一般選擇在絕緣子串的向上一側(cè);直線塔安裝并聯(lián)間隙，在絕緣子的上下側(cè)都要安裝。應(yīng)該注意的是：重點保護的輸電線不宜采用并聯(lián)間隙。

1.1.6 安裝可控放電避雷針

可控放電避雷針與傳統(tǒng)避雷針的區(qū)別在于它可以對自身電場進行控制，在雷電到來之前形成上行電場，從而引導雷電上行，可以減小雷擊電流，有效避免雷擊故障。它的安裝位置一般在桿塔頂部。

1.1.7 安裝線路避雷器

桿塔防雷施工應(yīng)用線路避雷器時，需要將它與絕緣子串進行并聯(lián)，目的就是為了保護絕緣子。雷擊發(fā)生時，避雷器動作，雷電從避雷器經(jīng)過，絕緣子被保護。早期由于避雷器價格較貴，所以只有其他措施嘗試無效后，才會使用避雷器。近年來，隨著材料價格的降低和技術(shù)的進步，避雷器正在獲得廣泛的使用[2]。

1.2 差異化防雷策略

差異化防雷策略就是對各條輸電線路的整體情況進行評估，根據(jù)線路重要等級、線路所經(jīng)區(qū)域的雷擊情況、線路結(jié)構(gòu)特點等，對輸電線路進行精準化、差異化的防雷改造，既要保證線路的防雷安全，又能夠最大程度地降低防雷施工成本，得出最佳防雷解決方案。

差異化防雷策略包括2個部分。1）差異化防雷評價體系，要根據(jù)輸電線的防雷技術(shù)參數(shù)、輸電線自身結(jié)構(gòu)、線路所處區(qū)域雷及參數(shù)等，對輸電線進行綜合評價，評價出各桿塔的雷擊跳閘率，為差異化改造提供依據(jù)。2）差異化防雷改造，根據(jù)輸電線的差異化評價，對輸電線進行有針對性的改造，提高輸電線桿塔的耐雷擊能力，降低輸電線整體的雷擊跳閘率。

差異化的防雷改造流程圖如圖1所示，總共分為4個階段。

2 輸電線路差異化防雷改造方案及改造結(jié)果

2.1 清遠市110 kVxx線的桿塔情況

該文選擇廣東省清遠市110 kVxx線作為防雷研究對象，2018～2019年該線路發(fā)生雷擊跳閘次數(shù)多達16次，通過收集資料，應(yīng)用耐雷水平、雷擊跳閘率的計算方法對xx線進行計算，計算結(jié)果與實際雷擊發(fā)生次數(shù)基本相符合，發(fā)生雷擊跳閘桿塔的情況見表1。

2.2 110kVxx線差異化防雷改造方案

根據(jù)110kVxx線的防雷不足之處，應(yīng)用差異化防雷技術(shù)制定防雷改造方案，從而降低線路的雷擊跳閘率。綜合考慮輸電線停電方案以及盡量降低施工成本，確定了防雷改造方案見表2。

2.3 110 kVxx線差異化防雷措施實施評估

對110 kVxx線進行停電施工作業(yè)，完成次序號為1、2、3的全部防雷改造施工。對110 kVxx線進行防雷改造后，輸電線的雷擊跳閘率見表3。

通過表3可以看出，110kVxx線經(jīng)過差異化防雷改造后，各桿塔的雷擊跳閘率顯著下降，有效降低了全線的雷擊跳閘率。

3 結(jié)語

雷電防御對于輸電線安全輸電至關(guān)重要，各種防雷技術(shù)能夠有效地提高輸電線路的耐雷水平。該文采用差異化防雷改造策略，對線路進行防雷改造，合理利用各種防雷技術(shù)，兼顧了降低施工成本和改造防雷設(shè)施的雙重目標，有效地降低了輸電線的雷擊跳閘率。

參考文獻

[1]張俊心.輸電線路的防雷設(shè)計計算[J].科技信息，2013（9）：414-415.

[2]黃中華.杭州電網(wǎng)220kV輸電線路防雷性能研究[D].北京：華北電力大學，2012.