架空电力线路的雷害防治

唐小华

广西桂东电力股份有限公司 广西贺州市 542800

【摘要】架空线路雷害是一个随机概率事件，如何有效防治一直都是困扰电网安全稳定运行的老大难问题。本文作者结合工程实践经验，从技术的科学性、实效性和经济性出发，对国内传统的防雷技术措施和一些新理念、新技术进行了简要的研究和探讨,明确对雷电流的快速疏导和隔离防护是雷害防治的主导方向，应用系统工程管理思想，对“线路设计→施工→运维”的防雷做全过程控制和管理。

【关键词】直击、绕击、闪络、自动重合闸、工频接地电阻

据统计，我公司2017年110kV线路继电保护动作共148次，其中雷击引起的约84次，占比57%。虽然重合闸成功率达75%～95%，但是对电网运行的不利影响却不容小觑，尤其对一些重要负荷的影响。所以，对架空线路雷害进行防治研究是非常必要的。本文针对架空电力线路的防雷问题做如下探讨：

一、 雷电及架空线路雷害简述

雷电其实就是大气放电。其形成过程分2阶段，即大气游离向地面进行跳跃式的、逐渐发展的先导放电阶段和地面向云团的逆导主放电阶段。其主放电电流可达几十千安至几百千安，而且放电时间极短，所以常常会伴有强烈的闪光和巨响。

雷电虽是一个随机概率事件，但其巨大能量对电网的冲击危害却很大。雷电波侵入电网常常会导致继电保护动作、事故跳闸、设备损坏等危害情况；而户外的架空线路因需跨越树木、建筑物、构筑物等障碍要求，所以其凸显的杆塔、架空避雷线和导线就更容易遭受雷击。

二、架空线路主要雷害防治措施

架空线路雷击危害主要分直击、绕击、感应和反击几种情况。目前国内架空线路雷害防治措施主要有以下几方面：

（一）架设避雷线

架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施，而且造价相对较低。架空避雷线主要是防直击雷，起到分导雷电流，耦合、屏蔽降低雷电过电压作用。

为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小导线被雷直击和绕击，要求避雷线对边导线的保护角越小越好，但也需兼顾线路造价的经济性，故杆塔的防雷保护角一般取15°～30°。110kV及以上架空线路应全线架设双避雷线；35kV线路不宜全线架设避雷线，仅在变电所的进出线段架设1～2km的单避雷线；10kV及以下架空线路一般不设架空避雷线。

（二）降低杆塔接地电阻

有研究显示，杆塔的接地电阻是影响雷电波入侵电网的较敏感因素。降低杆塔的接地电阻能更快、更有效地泄放线路上的雷电流，是降低雷害的直接有效办法。我公司线路接地网改造主要是通过增加深埋接地极、镁阳极、石墨极、接地模块等方式，将每基杆塔的工频接地电阻控制在20欧姆以下。改造后的运行数据显示，线路发生雷击年跳闸情况明显减少，效果显著。

雷击事故跳闸频繁线路的接地网改造效果表

线路名称	改造前雷击跳闸次数		改造后雷击跳闸次数
	2015年	2016年	2017年	2018年
35kV大桂线	12	19	9	2

2017年我公司建成的双回110kV江天线路竣工验收所测杆塔工频接地电阻普遍在10～30Ω，但在2018年投运后雷击跳闸事故频发，事故巡线又很难发现故障点。随后我们对杆塔的接地装置进行开挖抽查，发现存在接地网与基础钢材焊接连通的情况，拆开接地装置与杆塔的联结板后，用万用测得接地装置仍与杆塔连通。即原来竣工验收所测的接地电阻数据均是整条线路的并联接地电阻值。当我们将接地网与基础钢材的焊接点有效断开后，再测其接地电阻值普遍不满足设计要求。对其接地网进行改造后，雷击事故跳闸次数明显减少。这就证明，各杆塔独立接地网装置接地电阻的大小、好坏决定了架空线路的泄放雷电能力，而不是整条线路的并联接地电阻。所以，线路施工阶段对接地网隐蔽工程的跟踪、检查与验收很关键，对线路的防雷影响很大。

（三）安装接闪装置

安装线路避雷器等放电间隙装置，给雷电流提供一个低阻抗的通路，使雷电流能迅速泄放到大地，从而限制了线路上电压的升高，保障了线路、设备安全。但由于避雷器此类接闪装置的试验、检修、维护频率相对高且故障排查较困难，所以架空线路上一般不会全线安装，而是仅在终端塔及电缆头处安装避雷器。线路上除终端塔外，一般很少使用放电间隙装置，最多是通过安装带引弧装置的瓷瓶挂线金具和附件来避免过电压瓷瓶闪络。

目前国内在线路防雷接闪装置的研究和开发领域确实出现了不少先进的防雷理念和新技术产品。广西某研究机构研究开发的固相气流灭弧防雷间隙装置就是一种理念新颖的防雷新技术接闪装置；它引入了定向爆破技术，主动形成间隙放电通路，加速雷电泄放，避免绝缘闪络和线路保护动作，达到防雷目的。我公司于2017年曾对雷害较严重的110kV旺林线全线加装这种固相气流灭弧防雷间隙，试图利用此种新技术提高线路防雷水平。虽然试运结果未能达到预期效果，但也积累了不少经验：1.线路防雷是一个系统工程，需要线路保护定值重新整定配合，固相气流灭弧防雷间隙的灭弧时限（即：0.1ms/次，共20次/个）与线路距离Ⅰ段保护的速动时限水平基本一致，所以当固相气流灭弧防雷间隙动作时无法确保线路的保护不动作；2.固相气流灭弧防雷间隙的空气主间隙要求控制在挂线绝缘子长度的70%～85%（误差＜±2%），它在有效保护绝缘子不发生闪络的同时也大大降低了线路的绝缘水平；3.在架空线路上不宜盲目的全线安装接闪装置，而应针对雷害事故多发点，选择性的安装，并兼顾技术的科学有效性和经济性。

（四）提高线路绝缘配合

通过提高线路的绝缘配合水平来提高线路的整体耐雷水平，也是一种直接有效的防雷措施。目前比较多见的几种处理方式有：1.选用冲击闪络电压较高的绝缘子，多用于大跨越高跨塔（如：跨江河、跨湖、跨路杆塔）等情况；2.差异化绝缘配合，多用于共塔架设的双回路或多回路的同电压等级线路，根据塔头间隙安全裕度等情况，适当增加其中1回路的绝缘子片数；3.对于个别供电可靠性要求特别高的线路，还可以根据杆塔受力情况考虑在导线下方增设耦合地线，减少了雷电的绕击并偶合降低未闪络相电压，以提高线路耐雷水平。

上述第1、2种处理方式从防雷的技术性和经济性看都相对好些，而第3种则要求杆塔高度和强度增加导致造价也会随之提高较多。所以实际运用中还是需要结合线路的实际情况、负荷重要程度、实施条件、预算指标等因素综合考虑。

三、结语

架空线的防雷是一项系统工程，要从“线路设计→施工→运维”进行全过程考虑。在线路设计阶段，应优选线路廊道，尽量避开高山、尖顶，尽量减少高跨塔的用量，根据不同的土壤电阻率，优化杆塔接地网装置、防雷及绝缘配合设计方案，选配质量可靠的电气设备和技术成熟、可靠的防雷设备；在线路施工阶段，应切实按设计、施工及验收规范做好各杆塔独立接地网等隐蔽工程的施工及验收，确保各杆塔的独立接地装置电阻值满足设计要求，接地装置材料符合耐腐蚀性要求，确保焊接工艺满足施工规范要求并做好防腐措施；在线路运维阶段，需定期检测接地电阻及接地网的通断情况，加强接地网运行检测、维护、改造等台帐管理。

【文献资料】

1.《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》(GBJ64—83)；

2. 《高电压技术（第4版）/普通高等教育“十二五”规划教材·普通高等教育“十一五”国家级规划教材》 中国电力出版社；

3.《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）。

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