1、试探输电线路差异化防雷技术与策略摘要：随着我国经济建设的加快，对于电力的需要与日俱增，输电线路的建设也是日益兴盛，由此也就带来了输电线路雷电防御的问题。作为电网防雷的薄弱环节，怎样才能更好确保输电线路的防雷已成为不少雷电研究者的重要工作内容。本文结合输电线路结构、地形地貌、绝缘配置、走廊雷电、防雷计算等的差异，简要探讨了防雷工程性能的评估模型以及相应的防雷技术与策略，以期能为所需者提供借鉴。 关键词：输电线路；差异化；防雷策略 中图分类号： TM726 文献标识码： A 对于我国的电网防雷体系，电网安全的两个极为重要的影响因素是输电线路外部防御和变电站核心防御。这其中，输电线路受雷击事故就大约
2、占到了整体的 50%-70%。同时，伴随着我国电网技术的迅猛发展，对于输电线路防雷上的缺陷也是越来越突出。为此，我们需要采取切实有力的措施来降低由于输电线路的原因而出现的跳闸率，不断提升输电线路的耐雷性能。我们依照输电线路绝缘配置、线路结构、走廊雷电、地形地貌、防雷计算以及模型等差异，综合差异性多方位梳理出线路防雷较弱的杆塔，以便于更好的做好防雷改造，在经济性和技术上不断提升防雷工程性能。 一、输电线路差异化 1、雷击故障 通过之前国家电网对有关省份电网的调查来看，电网雷击造成的故障差异性主要有：（1）地域差异：地区不同，其雷电活动剧烈程度不同所造成的雷击故障也就差异；（2）地貌分布差异：在偏
3、远山区大山和山顶因雷击造成故障相对频繁；（3）时间分布差异：六到八月份雷雨天气较多，且主要集中在午后，在这范围期间雷击活动比较频繁。 2、输电线路特征参数 此中类型的差异主要是地形地貌、绝缘配置、线路杆塔结构等。杆塔和线路防雷性能就是通过此三个参数进行决定。对于绝缘配置和杆塔结构已固定的线路，因为受到不同地形地貌的影响，其反击率和绕击率也有很大的差异。一般杆塔的地形包括平地、山谷、山顶、爬坡、沿坡、跨谷等。利用 IEEE 电气几何模型对该塔在不同地貌下进行了计算。计算表明，在不同地貌下，同一杆塔的雷击跳闸率存在很大差异。 3、防雷计算分析 现在，通用的防雷计算分析主要有：蒙特卡洛法、规程法、先
4、导发展模型(LPM)、行波法以及电气几何模型（EGM） 。这几种方法所具体的适用范围各不相同，通常情况下是采取前三种方法进行反击计算，但他们之间也是有差异存在。比如说规程法公式计算模型简单，蒙特卡洛法考虑因素全面，可模拟雷击中各种随机因素；行波法可反映雷电波传播过程中，各节点电位的影响。后两种一般用于绕击计算，用于地形地貌、线路结构等因素的绕击特性的研究分析。显然，对不同的研究领域，应选择相应的防雷计算模型，才能准确计算出雷击跳闸率。 4、走廊雷电分布 通过雷电定位系统，我们能够有效地获得各类关于雷电活动强度的具体参数，比如说地闪密度、雷电流幅值等，以便于更好的分析获取到的数据，实现对雷电活动
5、的统计和检测。并且，由其我们能够知道其在空间和时间上有明显差异。从部分数据显示来看，同一地区不同时间和同一时间不同地区，他们之间的雷电活动有所不同。这些差异决定了雷电参数不能是固定值，要根据不同环境进行相应的修改和调整。 二、防雷工程策略 1、性能评估模型 以雷电参数的统计以及线路数据的统计为基础，进行数据性能的有效评估。通过评估模型统计计算，我们在最后确定防雷工程的性能，性能评估模型如图 1。 图 1 输电线路差异化防雷工程性能评估模型 2、防雷策略 2.2.1 架设避雷线和接地装置 避雷线的主要功能就是避免雷电流危机输电线，由此而造成的跳闸或烧坏输电线等问题的发生。由此，我们可以在一些较为
6、确定的区域架设避雷线，比如说一些雷击较为频繁、地形复杂、难以维护的区域。对于电压110kV 的线路一般架设避雷线，且保护角小于 10 度，对于电压500kV 的线路就要考虑架设双避雷线，并且保护角为负值。对高杆塔或大档距的输电线路保护不够理想。而且，对架设有避雷线的杆塔应该有一个接地装置，其电阻值选取因土壤电阻率不同而不同。 2.2.2 增大绝缘强度 介于高塔落雷时感应电压过大、塔顶电位高，其所酿成的雷击往往较为严重。由此，为了更好的提升线路耐雷性能，我们可适度增加几个绝缘片在雷击频繁的线路来加大跨越档导线与地线之间的距离，以便于更好的降低雷击造成的损害，根据规程（SDJ7-79）规定，全程高
7、度超过40m 的有避雷线杆塔，每增高 10m 应增加一片绝缘子。 2.2.3 降低杆塔接地电阻 此种方式可以用在线路防反击方面，以便于更好的降低杆塔接地电阻，同时，其因为土壤中的电阻率不同，所使用到的降低措施也不尽相同。比如说，如果土壤电阻率较低的话，可以利用自身环境的接地电阻来防止雷击，没必要采取额外的装置来达到降低接地电阻的目的。对于土壤电阻率较高的环境，可以考虑采用一些方式来降低接地电阻值，现在常用的有连续伸长接地体、多根放射形接地体。目前，一般冲击接地电阻的阻值为杆塔的工频接地电阻乘以一个估算的冲击系数。 2.2.4 架设耦合地线 耦合地线也被称之为镀锌钢绞线或者是架空地线，其能够用来
8、提升电线耦合系数，与架设避雷线相同，同样是在雷电流活动频繁的地区运行。它的作用是增加避雷线与导线之间的耦合作用，使线路绝缘体上的过电压降低，在雷击塔顶时，增大向相邻杆塔分流的雷电流。运行结果表明，它可以降低 50%左右的跳闸率。 2.2.5 采用不平衡绝缘方式 此种方式最为基本的思想是通过同杆并架双回路的绝缘子片数之间的差异来实现不平衡。某种意义上来说，双回路中每个回路绝缘片并非相同，如果雷电流到了一定程度，有可能会造成绝缘片数少的回路出现闪络，发生闪络后，其导线具有接地的作用。此时，对于另一个回路而言，它的耦合作用增加，相应耐雷水平也提高，在一定程度上可以保证线路正常工作，此方式一般用于高压
9、和超高压线路中，且目前它的应用也越来越广泛。目前我国采用的是加强一回线路绝缘水平的方式。 2.2.6 采用消弧线圈接地方式 中性点不接地方式或者是消弧线圈接地方式能够用在电压110kV 且接地电阻不容易出现降低、雷电活动较为频繁的电网系统中。消弧线圈可消除雷击时单相闪络的接地故障，进而防止了持续共频电弧。其基本思想与不平衡绝缘方式有一定的相似之处，都是增加了分流和耦合作用来提高线路的耐雷水平。 2.2.7 线路装设自动重合闸装置 对于将近 90%以上的雷击故障都是瞬时故障，同事线路绝缘还具有自身的自我恢复性能，因此，如果雷击之后出现闪络，则能够通过线路装设自动重合闸装置来让线路供电恢复。因此规
10、程（SDJ7-79）要求“各级电压线路应尽量装设三相或单相重合闸” ，同时明确强调“高土壤电阻率地区的送电线路必须装设自动重合闸装置” 。装设自动重合闸装置是防雷保护的有效措施之一。 三、结论 作为自然界一种较为复杂的自然现象，雷电活动具有明显的差异性，这也就造成无法找到一种可以通用的防雷措施进行电网的防护。因此，对于电力系统的高效运作，我们需要从输电线路的差异性出发，多部门集体合作，采取更为多样化的、差异性解决方案，不断提升不同应用条件下输电线路的抗雷性能。所以，针对于电网防雷工程规划，我们需要针对于不同的线路、同一线路不同地段，结合其特性作设计的差异化，提升设计标准，用最小化的代价设计出最为合理的综合防雷工程。 参考文献： 1 朱长荣.电力系统防雷措施J.中国高新技术企业,2012(04) 2 申元,马仪.基于雷电定位系统的某输电线路雷害危险点识别J.电气应用,2013(01)
