架空送电线路综合防雷

[摘要] 雷击故障是影响电网安全的重要因素之一，架空送电线路防雷一直是线路运行工作者努力探讨的课题，本文结合肇庆供电局输电部所管辖的110kV-500kV线路雷击跳闸情况及原因分析，以及目前所采取的防雷保护措施，着重从运行经验的角度在防雷方面作一些探讨，期望能进一步减少架空送电线路因雷害而造成的经济损失和不良的社会影响，保证线路运行可靠性。

关键词：架空送电线路 防雷 措施

中图分类号：TM726.3文献标识码： A 文章编号：

1概述

肇庆位于珠三角西部，地形主要以丘陵、山地为主，属雷电活动强烈地区。肇庆地区架空送电线路每年均会受雷击而造成多起跳闸故障，尽管这些故障到目前为止还未引起绝缘子掉串等永久性故障，但跳闸后从故障点受雷击情况以及不断采取的防雷措施，可充分认识目前采取防雷措施的优缺点，只有根据每区域内的线路采取相应有效的综合防雷措施，才能降低雷击跳闸率。

2肇庆送电线路雷击跳闸情况

2.1（表1）列出了2002-2005年肇庆供电局输电部所管辖的架空线路故障统计，雷击跳闸次数占全年跳闸次数的百分比平均在78%左右，比例偏高，故线路防雷是线路运行工作的重点。

2.2从几年雷击情况中发现，雷击集中在位于德庆山区的110kV中悦线、睦悦线，位于北岭山的110kV睦州线、睦石线，以及位于羚山的220kV红端线、端东线。这些线路一年中均有几次的雷击跳闸故障。

表1：肇庆供电局输电部2002-2005年架空送电线路跳闸数据统计

3雷击跳闸的原因分析

3.1肇庆位于山区，地势起伏大，架空送电线路70%以上在山地，易受雷击。

3.2肇庆输电部所管辖的110kV-500kV线路运行时间比较长，投产时间从1962年-1998年不等，耐雷水平偏低，而且由于避雷线锈蚀严重，接地电阻偏高，难于较好地分流雷电流。

3.3从雷击的情况显示，雷电流呈逐年上升趋势，对线路影响逐年增大。

3.4从资料表明，合成绝缘子耐雷水平比同等长度，同等爬距的玻璃绝缘子低，肇庆输电部所管辖的110kV-220kV线路直线串均为合成绝缘子，防雷性能稍低，雷击线路时易发生绝缘闪络。

4上述主要原因造成线路雷击跳闸严重，改变主要原因只有采取综合防雷技术措施，以期达到降低雷击跳闸率的目的，肇庆供电局输电部目前采取的防雷保护措施和作用评价。

4.1更换锈蚀避雷线：避雷线是架空送电线路最基本的防雷措施之一，其主要功能为：（1）接闪雷电，防止雷直击导线；（2）雷击塔顶时对雷电流分流，以减少流入杆塔的雷电流，降低塔顶电位；（3）与导线间的电磁耦合，降低导线上的雷电感应过电压。

肇庆供电局110kV-500kV线路全部装设有避雷线，虽然能较好的防止雷直击导线，但由于运行时间长，普遍锈蚀严重，不能很好地进行雷电流的分流，而且雷击时自身也容易发生断股或断线事故。从2002年开始，我们着手更换锈蚀避雷线，分别对运行时间长的110kV中悦线、都悦线、西金线、珠西线，220kV东珠线、红端线、端东线的避雷线和金具进行了更换。避雷线更换在110kV珠西线和220kV东珠线作用较为明显，110kV珠西线2002年有3次雷击跳闸，2002年年底更换避雷线后，2003-2005年无一次雷击跳闸。220kV东珠线2004年有一次雷击跳闸，2004年年底更换避雷线后，2005年无一次雷击跳闸。其余更换避雷线后的线路，目前为止还无明显的效果。

4.2降低杆塔接地电阻：杆塔接地电阻是影响塔顶电位的重要参数，对一般高度的杆塔，当杆塔型号、尺寸与绝缘子型号和数量确定后，降低接地电阻是提高线路耐雷水平，防止反击的有效措施。

4.2.1更换接地体：运行时间长的线路，原钢筋接地体已经完全锈蚀腐化，如我局代南网超高压输电公司运行的500kV梧罗Ⅰ线，2001年在开挖地网检查时部分铁塔已找不到完整的接地体，设计值要求在10-20Ω之间的接地体用摇表测量时，接地电阻普遍在30-50Ω之间，超出了设计要求，该线路在建设时采用的是φ8的钢筋，经过近10年的运行已经锈蚀腐化，从2002年开始，500kV梧罗Ⅰ线，220kV红端线、东珠线、端东线、云珠线、云睦线、睦端线，110kV中悦线、都悦线、睦州线、端永线、永莲线等均全线进行地网的改造，更换全部接地体和接地引下线。110kV睦州线、220kV云睦线部分位于石头山地的杆塔由于开挖地网沟的深度不能达到0.6米的要求，更换接地体后接地电阻仍不能满足设计要求，我们尝试用打角钢和加长接地体的办法，80%左右能将接地电阻降下来。

4.2.2改善环路电阻：雷电泄流通道因接触不良形成的电阻，会增加杆塔接地系统的电阻值，使良好的接地体难以发挥作用。220kV东珠线接地体改造后，用摇表测量时，电阻值均在10Ω以内，但用电阻钳表测量环路电阻时，51%杆塔的环路电阻值偏高，检查中发现存在几方面的问题：（1）接地引下线与杆塔连接处接触不良；（2）水泥杆横担与爬梯之间连接处接触不良；（3）架空地线和横担连接处接触不良。以上几个问题，通过清除接触点接触面板上铁锈，涂导电脂，紧固连接螺栓，很容易可将环路电阻降下来。

4.2.3加装避雷线引流线：避雷线通过悬垂线夹和球头挂环同杆塔连接，由于球头挂环与杆塔之间接触面比较小，时间一长接触点生锈就会造成接触电阻增大，影响接地系统的整体阻值，加装避雷线引流线，目的是增大雷电流的分流效果。2000年起，肇庆输电部在110kV中悦线、睦悦线，220kV东珠线、四端线，500kV梧罗Ⅰ线易遭受雷击地段双根避雷线挂线点加装LGJ-120钢芯铝绞线，一头与避雷线连接，一头与避雷线横担连接。此做法部分兄弟单位认为从运行中表明该措施对提高线路防雷水平几乎没有作用，但从我们运行情况表明这一措施也可作为综合防雷的辅助措施。

4.3安装线路型避雷器：线路型避雷器与绝缘子串并联，其冲击放电电压和残压均低于绝缘子串的放电电压。当雷击杆塔或绕击导线在绝缘子串两端产生的过电压超过避雷器的放电电压时，避雷器首先动作导通，释放雷电流，之后在工频电压下呈现高阻，工频续流截断，从而保护绝缘子串免于闪络，开关并不跳闸。肇庆供电局于1997年针对110kV珠西线雷击跳闸率居高不下，与清华大学、电科院以及国内一些防雷权威机构合作，全省第一个在110千伏及以上线路上应用线路避雷器，至目前为止，共在输电部所管辖的110kV-220kV线路上安装线路型避雷器252支。

4.3.1线路型避雷器运行情况：安装避雷器后效果比较明显的是110kV珠西线，该线路在易受雷击段共安装了17支线路避雷器，雷击跳闸率逐年下降，2003-2005年无一次跳闸。期间通过登杆塔检查，避雷器共动作7次，线路未跳闸，这说明有7次雷电击到杆塔或导线上，而引起避雷器动作，由于避雷器的安装，避免了可能出现的7次雷击跳闸故障。110kV中悦线由于历年来雷击跳闸率高，我们在全线共安装了42支避雷器（全线92基杆塔），但雷击跳闸率无明显改善，每年平均达3-4次。2000年4月26日，雷电把#34塔C相避雷器击断。但另外一方面，从查找雷击故障点情况来看，除了110kV中悦线#34塔雷击使避雷器也击断外，其余故障点发现绝缘子或导线有闪络痕迹的均为未装避雷器的杆塔或相别，部分杆塔AC相装有避雷器，受雷击时只使B相绝缘闪络跳闸。从技术上讲，安装避雷器是一种非常有效的防雷保护措施，但是，避雷器的周期检测问题尚需解决，避雷器的保护范围、安装位置及数量等问题仍需进一步的讨论研究，特别是安装位置和数量，近年来虽然线路避雷器不断降价，但相对而言，费用还是比较昂贵。如果要进一步保证整条线路的防雷水平，最好能全线位于山地的每基杆塔三相均安装避雷器，如何能用较少的安装数目达到较好的防雷效果，需要用更长一段的运行时间来证明。

4.4采用不平衡绝缘：随着新建线路的增多，线路走廊的局限，同杆架设的双回架空送电线路也日益增多。此线路因导线垂直排列，杆塔较高，反击耐雷水平一般比同电压等级的单回架空线路要低。当雷电流较大时，可能会引起同塔双回路的绝缘子串相继反击闪络，造成双回路同时跳闸。220kV红端线位于羚山段与220kV端东线同塔架设，2002年6月9日和2004年6月16日分别发生过两条线路同时跳闸现象，检查中发现故障点在同一杆塔。采用不平衡绝缘是同杆塔架设双回线路防雷的一项重要措施，其原则是使双回路的绝缘子串片数或长度有差异。为防止同塔架设双回线路同时跳闸，目前我局正计划对旧双回路线路绝缘进行不平衡改造，新双回路线路要求在施工时两回线路采用不同型式的绝缘子串，通过运行观察其防雷效果。

4.5加强绝缘：增加绝缘子串片数或长度可以提高架空送电线路的防雷性能。220kV四端线小部分直线杆塔采用 “2片玻璃+合成” 的绝缘子串型式，但效果不明显，而且受杆塔塔头结构和对地与对交叉跨越物距离的限制，不可能随便增加绝缘子串的长度。

5现有防雷措施的综合评价。

前述的防雷措施均有其优缺点：更换避雷线对减少雷电绕击导线的概率和提高反击耐雷水平有非常重要的作用，但仍存在绕击或侧击现象。降低杆塔接地系统接地电阻对减少雷电反击跳闸率有决定性作用，但超过耐雷水平的雷电流仍将引起线路跳闸，且高土壤电阻率地区难以降阻。加强绝缘受杆塔尺寸限制，实施比较困难。安装线路型避雷器，效果比较理想，但投资大，局部安装不可能有立竿见影的效果，大面积安装有可能造成不必要的浪费。

[结束语]雷电随机性大，雷击线路又属于小概率事件，前述的所有防雷保护措施，其核心思想是尽可能提高线路的耐雷水平，减少雷击跳闸率。但要完全杜绝雷击线路情况目前来说还不可能，随着电网网架的不断完善，存在极少概率的雷击跳闸情况，只要重合闸成功，对整个电网并无太大的影响。在对目前所有的防雷措施都同时落实的情况下，只有通过运行部门及时收集有关数据，继续做好已采取的各种防雷措施效果的跟踪统计，并尽可能根据故障情况做出数据性的分析，为今后防雷工作的开展提供准确的数据。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。