输电线路差异化防雷治理实践应用

输电线路差异化防雷治理实践应用

张望陈小明蔡敏博

（国网新疆电力有限公司阿勒泰供电公司新疆阿勒泰市836599）

摘要：防雷体系作为电力建设的重要组成部分，该体系主要由变电站核心防御体系和输电线路外部防御体系构成。输电线路的杆塔高耸出地面，并暴露在旷野或高山，线路距离长、跨度大、分布广、气象条件复杂，所以容易受到的雷电的冲击，严重影响输电线路的稳定性与可靠性。为保证输电线路的正常运行，结合实际运行经验，我国制定出与之相匹配的雷电防御策略，出台了差异化防雷技术措施，提升了输电线路防雷技术管理水平和电力系统对雷电冲击的抵御能力。

关键词：输电线路；差异化；防雷治理；应用

1输电线路雷击跳闸分析

1.1输电线路雷击跳闸与耐雷水平的关系

线路的耐雷水平是指雷击线路时绝缘子不发生闪络的最大雷电流幅值。耐雷水平越高，线路防雷性能越好。耐雷水平受杆塔高度、杆塔冲击接地电阻、绝缘子片数、线路档距、避雷线架设方式等多因素的影响。杆塔越高，则引雷面积增大，着雷次数增加，且电流从杆塔顶部到地面的时间越长，更容易造成反击。杆塔冲击接地电阻越大，雷击杆塔顶时，造成作用于线路绝缘子串的电位差越大，线路的耐雷水平会降低。绝缘子片数决定了绝缘子串两端的闪络电压。但通常输电线路绝缘子片数的选择主要考虑工作电压的影响，一般不按大气过电压的要求来选择，但在实际运行中，会由于大跨越、屡次落雷等情况考虑适当增加绝缘子片数，从而增加线路的耐雷水平。因此，在设计和运行维护输电线路时，要慎重对待每一个影响耐雷水平的因数，保证每一个防雷设计参数具有科学性与合理性。

1.2输电线路雷击跳闸与建弧率的关系

雷电是自然现象，当线路着雷，雷电流超过线路的耐雷水平时，虽然会引起线路绝缘发生一相冲击闪络，使雷电流沿闪络通道入地，但由于冲击闪络的时间极短，并不一定会引起开关跳闸。只要在雷电消失后闪络点不随之建立工频电弧，仍能照常供电。但是，雷电闪络后，若沿雷电通道建立起了工频电弧，则会有工频短路电流流过，形成工频接地短路故障，从而造成线路开关跳闸。因此线路雷击跳闸不仅与耐雷水平有关，而且与冲击闪络之后的建弧率有关。

2杆塔防雷检测排查

2.1接地系统排查

对处于C1雷区及以上输电杆塔的接地系统进行全面排查，包括测试工频接地电阻、接地引下线出土锈蚀情况、接地网埋深深度、接地网敷设长度、接地网锈蚀情况等方面。重点关注土壤电阻率在500~2000Ω•m的电阻值情况。对于电阻值超标的杆塔，安排复测，复测仍不过关，进行开挖检查，视情况纳入大修、成本项目中。

2.2提高外绝缘水平

输电线路的绝缘水平与绕击和反击耐雷水平成正比，按试验周期加强输电线路零（低）值绝缘子检测，确保输电线路有足够的绝缘强度。同时，加强绝缘子入厂的产品质量检测，对家族性缺陷的瓷质绝缘子进行排查与更换。

3输电线路防雷评估

根据收集的信息，按重要输电线路程度逐条、逐基开展防雷评估，方法如下：（1）评估杆塔保护角是否达到要求（按单回路线路保护角不宜大于15°来计算，双回路或多回路线路保护角110kV不宜大于10°，220kV不宜大于0°，单地线不宜大于25°）；（2）评估线路是否存在单避雷线或单双混合避雷器，主要集中在老旧水泥混凝土杆的线路上；（3）评估线路工频接地电阻在不同土壤电阻率下的情况，特别是土壤电阻率在500~2000Ω•m、电阻值过高的情况；（4）评估瓷质绝缘子是否存在零（低）值情况，评估杆塔总体高度与绝缘配置之间关系的情况；（5）评估不同线路周边雷电地闪密度、雷电活动频率情况，着重关注地闪密度大、雷电活动频繁的情况；（6）评估历史跳闸数据，根据运行经验决定防雷措施的方向性；（7）根据线路沿线的地形地貌，评估绕击、反击率风险值。

4确定防雷改造方案

根据防雷评估结果，确定防雷改造原则，原则如下：（1）保护角未达到要求的杆塔，可采用可控避雷针或线路氧化锌避雷器；（2）单避雷线或单双混合避雷线，如满足小于25°保护角的要求，则着重对绝缘子绝缘水平进行检测，确保无零（低）值绝缘子。如不满足要求，则纳入老旧线路改造计划，也佐证了老旧线路耐雷水平低；（3）电阻值过高的情况，技术改造重点放在接地系统，采用石墨接地体、延长接地射线；（4）存在零（低）值绝缘子，及时安排零值绝缘子更换，并做好记录，完善绝缘子台账；（5）地闪密度大、雷电活动频发的线路区段，考虑线路避雷器和接地网改造，为了提高雷击跳闸重合成功率，降低人员故障巡视的劳动强度和风险系数，考虑加装并联间隙；（6）历史跳闸的杆塔，检查接地系统，如接地系统不满足要求，则对接地系统进行改造，满足要求，考虑加装线路避雷器；（7）地形地貌方面，处于山顶、跨谷地形的杆塔，主要考虑反击情况，在导线三相安装避雷器；处于沿坡、爬坡地形的杆塔，由于地面倾角增大，地线保护角增大，考虑在线路外侧相加装线路避雷器；处于山谷地形的杆塔，两侧高山对雷云有屏蔽作用，因此，考虑增加耦合系数，在杆塔之间加装耦合地线。

5实施防雷整治

5.1有序申报停电计划

对于220kV输电线路需安装避雷器来作为防雷措施的时候，应在每年5月完成次年防雷技改项目储备库，当项目进入次年第一批预安排项目时，应在当年10月份申报次年主网停电计划，便于线路避雷器的顺利安装；对于110kV及以下线路，根据项目安排，尽量将停电时间申报在5月份前，在雷雨季节来临之前，完成线路避雷器的安装。

5.2差异化整治

在差异化防雷中，使用较多的防雷措施是线路避雷器、石墨柔性接地体、耦合地线、避雷针等措施。逐步应用防雷有效且不影响线路正常运行的防雷科技新型产品，在雷电活动频繁、雷击风险高的杆塔上进行安装。

5.3建立完善的防雷装置档案

对现安装的防雷措施进行建档记录，按照防范类型进行分类，防反击雷的措施档案包括可控避雷针、线路避雷器、接地模块、石墨接地体等；防绕击雷的措施档案包括耦合地线、线路避雷器等；疏通雷电流保护绝缘子的措施档案包括并联间隙；新型防雷措施包括雷击闪络限制器。

结论

综上所述，通过实现对不同区域、不同重要性、不同电压等级线路的差异化防雷措施配置，以及防雷管理对策的落实，降低雷击跳闸率，减少雷击设备损坏，减少线路运维工作量，提高了输电线路骨干架和重要负荷供电线路的防雷水平，保障大电网安全可靠运行，促进电力行业的发展。

参考文献：

[1]阮羚，谷山强，赵淳，姚尧，李晓岚.220kV线路差异化防雷技术与策略[J].高电压技术，2017，38（01）：157~166.

[2]刘帅.关于诸暨市输电线路差异化防雷技术与策略的探究[J].电子测试，2017（04）：108~109+99.