±800kV输电线路防雷的研究

±800kV输电线路防雷的研究

樊桂平、苏东

中国南方电网超高压输电公司柳州局 545001

摘要：现代电力供给事业不断发展，输电范围延伸，供电企业可以在大范围供电活动中获取更高的电力生产收益，为了满足远距离供电需求，发电厂增加了高压输电线路的数量，利用更加稳定安全的高压输电线路来支持输电工作。优化与保护高压型输电线路时，必须注重做好防雷保护工作，避免雷击给正常的输电工作造成安全威胁。

关键词：±800kV；高压输电线路;防雷措施;差异化

1 ±800kV高压输电线路遭受雷击原因分析

1.1地理及气候因素

高压输电线路一般架设在空旷野外，且往往各处的地形地势各有不同，特别是南方地区的输电线路架设，经常处于山区地势较高或者周围林地繁多的环境，导致架设杆塔所需的地面保护角大于15°而容易造成杆塔受雷;又因南方多雨气候潮湿，处于雷电多发区域，往往也容易导致输电线路遭受雷击损害。

1.2线路设施因素

高空输电线路的架设主要包括搭建的杆塔基建和架设的输电线及防护设施，不同部分的设计考虑则会决定线路不同程度的防雷能力或者遭受雷击的可能性。杆塔的高度越高，所形成的接地保护角就越大，会导致更大的受雷可能性，因此塔高的限度应有所设定，计算得到塔高小于35m时，线路发生雷电绕击的概率较小。杆塔作为输电线与大地连接的中间体，对避雷引雷至关重要，其接地电阻限值的设定则直接决定杆塔的防雷能力，研究表明杆塔的接地电阻与输电线路耐雷能力成反比，为切实可行地做到接地防雷保护，杆塔的接地电阻设定应尽可能小。随着输电线输送电力的电压等级增加，所需架设的杆塔及线路长度也随之增加，在供电输送设施中无疑增加了遭受雷电绕击的可能性，尤其是超高压和特高压输电线路。

1.3防雷设施配备因素

高压输电线路因承担各种不同等级的电力输送，为确保输送安全和供电稳定，线路的设计往往会配备一定规格的防雷避雷设施，主要包括绝缘子串和避雷线。高压输电线路常通过增加绝缘子片的方式来增加线路的绝缘水平，而绝缘子片数和绝缘子类型往往对线路耐雷能力影响极大:增加绝缘子片数可以增加线路耐雷能力;绝缘子的材质和安装类型不同会形成不同的线路防雷水平，其中瓷绝缘子比合成绝缘子的性能好，防雷绝缘子比普通类型的绝缘子防雷效果好，特别是对于长距离输电的超高压和特高压输电线路，有效绝缘子的安装极为关键。

2 ±800kV高压输电线路防雷措施

2.1控制线路保护角

输电线路的保护角与绕击率存有线性关系，缩小保护角，可以控制绕击率，从而降低线路跳闸率，针对已经建设完毕的线路运用该种防雷手段，需要极高的技术成本，面对山区中的输电线路，杆塔塔头会给线路带去一定的限制，大幅度缩减保护角的施工工作难以有效展开。

增大避雷线与输电线之间的耦合系数可以减少绝缘子电压的反击和感应电压的分量，从而减少雷电事故，而架设耦合线可以增大避雷线与输电线之间的耦合系数；我们可以通过降低绝缘子承受的电压，从而提高线路耐雷水平，而架设耦合电线可以增大分流雷击塔顶时向相邻杆塔的破坏作用，同时耦合电线也有一些其他限制：架设时需要检验杆塔强度，以及耦合地线和输电线的距离；而且架设耦合电线施工比较困难、受严格地形条件限制；同时还会增加线路损耗；而且造价成本也比较高。

2.2增加绝缘水平措施

如果杆塔顶部的电压过高，电位较高，就会增加线路的跳闸率，因此增加杆塔的绝缘而防止线路的通电很有必要。输电线路的绝缘水平主要体现在杆塔搭载的绝缘子的绝缘性能上，对于不同电压等级的输电线路，其杆塔的高度会随着输送电压的升高而增加。因此，对于超高压和特高压输电线路杆塔，为保证较好的绝缘水平，则必须随着杆塔高度增加而增加搭载的绝缘子数，即杆塔高度每增加10m，应增加搭载一片绝缘子。通过增加绝缘子数量或者更换合成绝缘子来增加搭载的绝缘子串的耐受电压极限值，从而提升输电线路的耐雷性能。对于同塔双回输电线路，由于其线路的耐雷水平相当，在遭受雷击危害时，往往会导致两条线路同时发生闪络跳闸而影响正常的供输电运行，因此，需要采用不平衡绝缘的方式对两回线路的绝缘水平进行重新配置，形成两条回路的绝缘水平高低不等，从而保证在遭受雷击时，绝缘子串片数较少的回路先发生闪络，发生闪络的回路则充当地线，促进另一回路耦合作用增强，以降低其绝缘子串的过电压，增强该回路的耐雷水平，降低同时发生闪络的概率而保证回路的正常输电。

2.3接地分流措施

输电线路遭受雷击后的雷电流疏导分流进而释放对线路短期恢复输电运行极为重要，一般通过对杆塔实施接地引流来实现。杆塔的接地电阻大小决定着线路遭受的雷击电压大小和疏导释放的效率，杆塔的接地电阻越低，回路的电阻越低，流经杆塔和绝缘子两端的过电压则越低，进而降低雷电流对输电线路的冲击，从而有效降低雷击跳闸率。降低接地电阻的措施主要包括使用降阻剂，对杆塔地平面填充物进行更换降阻，将杆塔水平外延接地以及深埋杆塔接地极等，其中深埋接地极必须保证埋深在0.6m以上。

对于已经运行的输电线路，在接地电阻的降低难以实行时，也可以采用其他接地方式，达到分流的目的。采用经消弧线圈接地的方式，消弧线圈即带铁心的电感线圈，消弧线圈的应用可以增加分流和对未闪络相的耦合作用，在输电线路遭遇雷击时，会产生感应电流，使输电线路内的总电流增加，电压也会不断地升高，而消弧线圈会使放电电压在电感线圈的阻尼作用下不升高，减小放电电流，从而达到分流，降低雷击闪络的发生。消弧线圈接地方式在国内输电线路中应用效果良好，雷击跳闸率降低了三分之一左右。

2.4稳压运行措施

①加装线路避雷器。相比于其他避雷装置，避雷器不会过多地受到地形差异的影响，特别是在强烈且频繁的雷击活动地区，或者土壤具有极高的电阻率地区，避雷器都可以给高压输电线路提供稳定的保护。对于加装避雷器的线路，在其遭受雷击时，雷电流将通过杆塔进入大地或者通过避雷线流入相邻杆塔;当过电压大于避雷器的触发电压时，避雷器则对雷电流进行分流，大部分雷电流经避雷器流入线路导线，提高其电位并降低塔顶与导线之间的电位差，使得绝缘子串不发生闪络而跳闸。线路避雷器一般分无间隙型和带串联间隙型两种，前者能够和导线直接相连，是电站型避雷器的升级，对吸收冲击能量具有较高的可靠性;后者则借助空气间隙和导线实现连接，但必须在雷电流的作用下才能够承受工频电压，使用的可靠性相对较高且寿命长，应用较广泛。

②安装自动重合闸。对大多数遭受雷击发生跳闸的输电线路，由于雷击形成的工频电弧和冲击闪络都会很快游离消散，从而对高压输电线路具有一定的保护作用，因此要提升高压输电线路的抗雷击能力，进行自动重合闸的安装尤其必要。自动重合闸可以在雷击发生后及时地确保输电线路的正常运行，且能够大大地提高自身的稳定性，同时也能降低线路老化及被损害的概率。

结语：

±800kV输电安全保障活动与居民的安康息息相关，发电厂在利用高压输电线路的同时，也不能忽视安全防护方面的工作，雷击带来的影响难以被直接避免，为了减少高压输电线路的故障，可从避雷以及防雷工作入手，在现有线路防雷保护工作的基础上，提升线路综合保护工作水平，安全地在输电过程中发挥出高压输电线路的作用。

参考文献：

[1]郑潇啸,文中,黄林.高压输电线路综合防雷对策分析[J].通信电源技术,2018,35，171(3):231-232.

[2]次珍.高压输电线路的运维以及防雷措施探析[J].黑龙江科学,2017(10).