浅析输电线路防止雷击跳闸技术措施

摘要：近年来雷电定位系统在电力系统得到广泛应用，通过该系统可以正确掌握雷电参数，对雷击跳闸的形式进行更加深入的了解，然后根据输电线路所处的地形地貌、雷暴特点以及经济性多方考虑，以采取更加科学有效的雷电防护措施。从我公司IlOKV薄英线防雷专项整治入手，对输电线路防止雷击跳闸的一些技术措施进行分析。

关键词：雷电定位系统

110KV薄英线

雷击

中图分类号：TM72

文献标识码：A

文章编号：1007-3973(2011)010-050-02

1、11OKV薄英线基本情况

110KV薄英线线路全长30.44KM，杆塔116基，该线路杆塔大多处于大别山脉，基础土质多为麻岩结构，线路跨越罗田风凰关水库和英山落梅河，五次跨越武英高速。该线路2004至今8年20次跳闸，其中13次雷击，1次原因不明，6次外破。

2、110KV薄英线雷击原因分析

影响雷击跳闸的主要因素有杆塔接地电阻、杆塔高度、线路绝缘水平、线路保护角、雷电流幅值、地面倾角、地形地貌等。

2.1线路的地质条件、地理环境

该线路雷击区主要集中在50#-67#、95#．110#范围，50#．67#中间跨越罗田凤凰关水库，95#-110#中间跨越英山落梅河，由于水库和河水蒸发，在这两处上空易形成雷云，所以这两处落雷密度大，且该线路沿着山顶、山腰走向，杆塔位于山坡、山顶的占80％，所以杆塔易遭雷击，造成绝缘子反击闪烙。

2.2线路保护角

110KV薄英线全线使用最多的塔型为L型拉线钢杆，上Ⅱ型电杆以及T1型铁塔，地线保护角为2l°至24°之间，根据三级雷区保护角尽量控制在15°以下，IlOKV薄英线避雷线保护角明显偏大，不能有效防范绕击雷。

2.3接地电阻

该线路路径大多处于山地，地质大多为片麻岩结构，接地体大量使用T3型仍不能有效降低接地电阻，设计时对于山地等土壤电阻率较高的27基塔位辅以降阻剂，在初期的确能有效的降低土壤电阻率，但降阻剂腐蚀性强，从近年接地网全线开挖情况来看，使用降阻剂地段的接地体锈蚀严重。

2.4线路绝缘配置

110KV薄英线1#-29#为新建部分，该部分为双回架设，地线为双GJ-50,直路及耐张绝缘配置均为8*XWP-70，但其余老线路段直路杆塔的绝缘配置7*XP-70,耐张为8*XP-70，绝缘配置较老线路部分低一个等级。

3、减少雷击跳闸的相关技术措施

3.1减小保护角

减小避雷线保护角主要是调整避雷线与导线之间的角度，以提高避雷线对导线的屏蔽性能，随着线路保护角的逐渐减小，线路的绕击率会呈现下降趋势，减小导线受雷电绕击的概率，从而有效降低输电线路绕击跳闸率的一种防雷技术。

减小避雷线保护角的方法基本可以分为以下四种；

(1)保持避雷线和导线的高度不变，减小两者之间的水平侧向距离，使保护角减小。

(2)保持避雷线高度不变(即保持杆塔结构高度不变)，通过增加绝缘子片数，降低导线挂线点高度来减小保护角，同时绝缘子串的长度增加，绝缘子串的耐受电压增强。

(3)保持导线高度不变，通过增加避雷线的高度(即增加杆塔结构高度)来减小保护角。

(4)选用双串V型瓷瓶减少保护角。

由于110KV薄英线线路保护角大多为21°至24°之间，不能满足三级雷区的要求，对40#-65#、95#-110#段加装耦合地线，以增大线路保护角，减少绕击雷危害。架设耦合地线需要验算杆塔强度，耦合地线对导线及地的距离，以及大风时，耦合地线和导线不同期摆动后的距离。

3.2提高线路绝缘水平

提高线路绝缘水平是增强线路耐雷水平的主要方法之一，可通过增加绝缘子的片数来提高线路的耐雷水平，减小雷电反击事故发生的概率，是一种重要的雷电防护手段。

与瓷、玻璃绝缘子相比较，合成绝缘子的耐雷性能相对较差。特别是在110kV及以下电压等级的输电线路中显得较为突出。但合成绝缘子在耐雷方面也有优势的一面，合成绝缘子不会发生瓷绝缘子难以避免的零值、低值和玻璃绝缘子的伞裙自爆，因而不致产生因零值或低值绝缘子降低整串绝缘子的耐雷水平。

增加绝缘子片数可以有效的提高线路的耐雷水平，通过理论计算，每增加一片绝缘子可使线路反击耐雷水平提高8kA左右，110KV薄英线对该线路的32#-116#直线杆塔加一片XP-7瓷瓶，增加绝缘爬距，提高耐雷水平。

3.3降低杆塔接地电阻

降低杆塔接地电阻是输电线路最基本的防反击措施，应优先给予考虑。降低杆塔接地电阻能降低雷击塔顶电位，提高线路的耐雷水平，有效地防止反击事故发生，是最基本的雷电防护手段。现有的降阻技术主要以水平外延接地体、加装导电接地模块、深埋式接地极、填充低阻物质等。对110KV薄英线大于7欧姆的接地网进行改造，使用接地模块，延长地网敷设范围，使接地电阻降至7欧以下。

3.4安装塔头避雷针或侧针

通过在塔头或者避雷线上安装避雷针的方式以提高塔头或者避雷线的引雷能力，有效降低雷电绕击导线的概率。现在输电线路上安装运行的避雷针主要有可控放电避雷针、防绕击预放电避雷针等。可控放电避雷针以缓慢的小电流上行雷闪放电形式释放雷云电荷，避免强烈的下行雷闪放电危害。可控放电避雷针由主针、储能元件、动态环、接地引下线等组成。它的技术原理是：通过这种结构设计，使主针、动态环分别通过储能元件和非线性电阻与地绝缘，针头电位处于浮动状态，电场均匀：当雷云到达时，储能装置通过感应雷云电场储能，当超过设定的值时向主针本体放电，使主针电位瞬时改变，此时动态环电位仍保持不变，从而使主针针头电场瞬时畸变，诱发上行先导，拦截雷电下行先导，保护被保护物体不被雷击，同时限制雷击电流。

防绕击预放电避雷针是在避雷线上安装侧针，以增强避雷线的引雷能力，从而达到减小雷电绕击导线的目的。在架空地线上装设防绕击预放电避雷针，其主要作用：(1)具有引雷作用；(2)降低线路保护角，减少绕击率；(3)提高雷击档距中央的概率，减少了跳闸率；(4)具有较小的雷电流；(5)较大的保护范围。通过加装防绕击预放电避雷针后，线路的绕击跳闸率有明显的下降，其保护效果明显。

加大防雷附属设施安装，可控放电避雷针在110KV薄英线杆塔头安装困难，而且经过这几年的防雷效果比对，最为有效的防雷措施是安装线路避雷器。

3.5安装免维护线路氧化锌避雷器

为了提高供电可靠性，减少线路的雷击事故，可采用在输电线路上安装氧化锌避雷器。线路避雷器和绝缘子并联安装，当雷电时在绝缘子串两端产生过电压超过避雷器动作电压时，避雷器可靠动作，阀片的非线性伏安特性限制避雷器残压低于线路绝缘子串的闪络电压；雷电流经过避雷器泄放后，流过避雷器的工频续流仅为毫安级，工频电弧在第一次过零时熄灭，线路断路器不会跳闸，系统恢复到正常状态。免维护线路避雷器的选用原则：(1)避雷器能满足长期承受系统最高工作电压要求，应保证串联间隙在各种外力(如舞动、风摆等)作用时其尺寸基本不变：(2)避雷器本体阀片有足够大的通流能力：(3)避雷器保护水平与绝缘子串的绝缘可以很好地配合，能保证雷击时，无论是被保护段内还是段外，绝缘子串均不发生闪络；(4)避雷器的间隙能切断雷击后的工频续流；(5)线路重合闸不受避雷器本体发生故障影响：(6)线路上发生操作过电压时，避雷器不动作。因此，对薄英线进出变电站终端塔以及50#-66#、92#-107#安装线路避雷器，能有效雷击跳闸。

参考文献：

[l]DL／T620-1997交流电气装置过电压保护和绝缘配合[s]．