扬州地区近年来架空输电线路雷击原因分析及防范措施

【摘 要】本文在对扬州地区近年来架空输电线路雷击故障进行分析的基础上，提出了线路防雷的基本原则，针对扬州地区的雷害特点提出了防雷害的措施。

【关键词】输电线路；雷击故障；分析研究；防范措施

1前言

扬州地属亚热带湿润气候，地形西高东低，地貌为长江三角洲漫滩冲积平原，地势平坦，90%以上是平原。境内河湖密布，有长江岸线80多公里。年平均雷暴日小于33天。由于全区输电线路密度大，基本采用高塔，全部暴露在旷野，遭受雷击的概率较大。根据近几年的统计对扬州电网110千伏及以上跳闸情况进行统计，线路因雷击而引起的跳闸事故呈快速上升趋势，对线路的安全运行造成了严重威胁，每次跳闸巡视不但浪费了巨大的人力、物力而且加大了运行维护人员的劳动强度。

2扬州电网110千伏及以上输电线路雷击跳闸分析

（1）扬州电网近3年输电线路长度

（2）各电压等级近3年的雷击次数

从上表看出，在近三年扬州电网输电线路总长度增加不多的情况下近年输电线路的雷击跳闸次数大幅度提高，而且是每个电压等级都有上升。通过查询江苏省雷电定位系统，分析主要原因应是近年本地区的雷电活动比往年频繁，雷电流平均值也有增大。

（3）各年度输电线路雷击跳闸原因

从近几年雷击跳闸的原因看，主要是绕击雷造成本地区输电线路雷击跳闸。分析原因，扬州地处江淮平原，属河网地区，土壤电阻率较低，现场测量输电线路杆塔的接地电阻普遍很低，基本在1欧姆以下，最大不超过4欧姆，因此输电线路耐反击雷的水平比较高，反击雷造成线路跳闸比例较小。在扬州地区输电线路防雷工作中要重点做好防止雷电绕击导线。

3 雷击故障的防范措施

为了有效防止雷害故障的频繁发生，防雷措施一定要有针对性，要针对不同的雷害性质，采取相应的防雷措施，才能达到预期的防雷效果。否则，必然是劳而无功，费了许多人力、物力和财力，最后雷害的故障照样频繁发生。

（1）根据武高所专家的理论计算结果，见下表1

线路耐雷水平随着杆塔的接地电阻的增加而降低，雷击跳闸率相应上升，如将220kV 线路接地电阻从10欧姆降低到5欧姆，雷击跳闸率可降低四十七点三个百分点。由于雷电流强度概率分布的固有特点：低幅值的雷电流出现的概率较大，高幅值雷电流出现的概率明显较少，杆塔接地电阻的作用显得更加重要。

输电线路杆塔的接地电阻（含整个杆塔雷电放电通道的接触电阻）降低到5欧姆以下后，再降低杆塔接地电阻对提高线路的耐雷水平没有作用。

扬州地区输电线路因杆塔接地电阻普遍较低，反击雷造成的雷害跳闸比例较小。在线路防雷设施检查中，应认真检查杆塔塔顶的接地连接情况、水泥塔接地引线是否存在虚焊脱断现象等，保证整个杆塔雷电放电通道的接触电阻在合格的范围内。

（2）针对防绕击雷可以采取的措施

1）加装线路避雷器

线路型避雷器在防雷中的作用可以分为两个方面，一是利用其动作后的钳电位作用，防止绝缘子串闪烙，二是利用其动作后向导线分流雷电流的耦合地线作用，降低杆塔顶部的雷电位，增大同杆塔相邻导线的耦合系数，提高同杆塔相邻相绝缘子串的耐雷水平，降低线路的雷击跳闸率。以上述可以看出，线路避雷器在防绕击雷方面作用很明显，对雷击杆塔也有一定作用。在防绕击雷时，相邻两基杆塔均需安装才能达到预期的效果，接地电阻值要求10 欧姆以下。但线路避雷器价格偏高，运行维护工作量较大，保护范围较小，目前还在不断的研究改进中，大面积安装有难度。

2）减小避雷线保护角

对现有的杆塔改变其保护角，工作量和难度均较大。

3）装设可控放电避雷针

在输电线路塔顶安装可控放电避雷针。可控放电避雷针具有主放电电流幅值小；主放电电流陡度

4）架空地线上装设防绕击预放电避雷针

防绕击预放电避雷针是武汉高压研究所新研制的专利防雷产品。工作原理：普通避雷针的引雷能力大约是架空地线的46 倍。架空地线上装设短针的措施，能有效提高地线的引雷能力，对高压输电线路而言，在避雷线上装设防绕击预放电避雷针，其作用有：①提高雷击档距中央的概率，减少了雷击跳闸率；②降低线路保护角，进而减少线路的绕击率；③具有较强的引雷作用；④具有较小的雷电流；⑤较大的保护范围。

由于反击耐雷水平远高于绕击耐雷水平，此时，将可能绕击于导线的低幅值雷击引到架空地线上。而此雷电流幅值小于其反击耐雷水平，从而防止绕击跳闸事故的发生。这种分布式的绕击防治措施，具有对档距内任意危险段进行保护的优点。

当地线上所架设侧针的长度大于相应间隙下地线的临界电晕半径时，侧针就能显著提高地线的引雷能力，从而大大降低绕击的概率；当针长小于地线的临界电晕半径时，针是淹没在地线形成的电晕层中的，针的存在并未形成突出的尖端，而针长大于地线的临界电晕半径后，针就能突出在电晕层之外，并且针比线更容易产生迎面上行先导，可提前拦截渗透至低处可能发生绕击的雷闪。

当间隙尺寸增大时，线的电晕是趋于饱和的，其饱和值为10cm 左右。自然雷击情况下，强度不大的落雷的最后定位距离约几十米，由于下行雷先导作用下所形成的间隙电极结构形式与线-板形式有所不同，临界电晕半径会有些差异，因此在选取避雷针针长时采用20cm 或更长一些比较适宜。

防绕击预放电避雷针具有一般侧针所没有的技术特点，能将动态雷闪所产生的高频脉冲电压重复不间断的送达针尖，以触发针尖空气电离提前放电，击穿空气介质，形成向上先导，在远距离与雷云所产生的下行先导闪接，达到防绕击的目的。

从其产品运用原理来看，安装数量需要较多。主要用于220 千伏以上线路，110 千伏线路上也可以运用，但安装较为复杂。

4 结束语

根据扬州电网近年的雷害现状，应该采取一些有效的措施，减少绕击雷对线路的危害。装设可控放电避雷针和装设防绕击预放电避雷针都应是有效的方法，对于雷害频发区域的线路杆塔或特高杆塔也可安装线路避雷器。最终达到降低线路跳闸率，提高线路抵御自然灾害的能力，保证电网安全运行的目的。

参考文献：

[1]杜正东.高压架空输电线路防雷研究[J]，架空输电线路交流文集，2007.