浅析架空输电线路雷击跳闸分析及防雷

摘要：架空输电线路是电力系统的重要组成部分。由于它暴露在自然之中，故极易受到外界的影响和损害，其中最主要的一个方面是架空输电线路遭遇雷击，从而影响线路的供电可靠性。文章结合本人从事输电线路工程多年的工作经验介绍了几种架空输电线路房雷的措施及方法。

关键词：雷击跳闸；防雷；避雷器；接地电阻；保护角

Abstract: the overhead transmission lines is an important part of the power system. Because it is exposed to the nature, so vulnerable to outside influences and damage, one of the main aspects overhead transmission lines is encountered by lightning, thus influence lines of power supply reliability. Based on the transmission line I have engaged in engineering working experience for many years introduces several overhead transmission lines room the measures and methods of thunder.

Keywords: lightning trip; Lightning protection; Lightning arrester; Grounding resistance; Protect horn

中图分类号：TU895 文献标识码：A 文章编号：

1引言

架空输电线路雷害事故的形成通常要经历这样四个阶段：输电线路受到雷电过电压的作用；输电线路发生闪络；输电线路从冲击闪络转变为稳定的，工频电压；线路跳闸，供电中断。

2输电线路雷击跳闸规律分析

线路雷害事故主要有直击、反击和绕击三种原因。区分雷害事故的类型，能针对性地实施防护对策。根据运行经验，对于杆塔高度不大于50m的情况，接地电阻对线路的反击跳闸率起决定作用。在接地电阻不高的区段，绕击仍是雷害事故的主要原因。2010年架空输电线路共计跳闸132次，其中雷击跳闸76次，占跳闸总数的57．58％。

2．1雷击跳闸线路雷电流幅值、跳闸特点分析

1～12月份雷电流幅值分布仍服从多年统计数据的正态分布，62．8％以上的雷电流为10～40kA，但2010年l～12月出现大于40～150 kA雷电流的概率较往年偏高。雷击跳闸线路雷电流幅值超过110kA 的共21次，占总数的27．63％ ；雷击跳闸线路雷电流幅值低于40kA的共22次，占总数的28．95％。220kV跳闸线路：有雷电记录的共20次；超出耐雷水平75~110kA的雷电流共12次， 占有雷电流记录总数的60％；低于耐雷水平75～110kA的雷电流共6次，有雷电流记录总数的30％ 。110kV跳闸线路：有雷电记录的共52次；超出耐雷水平40～75kA的雷电流共22次，占有雷电流记录总数的42．31％；低于耐雷水平40～75kA的雷电流共16次， 占有雷电流记录总数的30．77％； 介于耐雷水平40～75kA之间的雷电流14次，占有雷电流记录的26．92％。

2．2雷击跳闸线路与雷电保护角分析

避雷线保护角是指避雷线悬挂点与被保护导线之间的连线，与避雷线悬挂点铅垂方向的夹角。统计得出，220kV线路雷击跳闸杆塔线路保护角均满足线路设计规程小于20°的要求，其中90．47％为10°～20°，9．53％小于10°；最大为20.3°；线路保护角最小为0°。110kV线路雷击跳闸杆塔线路保护角均满足线路设计规程小于25°的要求，其中11．8％为20°以上，86．2％为10°～20°，小于10°的占2％：线路保护角最大为23°；线路保护角最小为8．5o。由上可以看出，虽然该市架空输电线路保护角均满足设计规程要求，但是由于该市异常剧烈的雷电活动情况，导致规程推荐设计保护角偏小，导致线路投运后雷击跳闸偏高。故推荐线路保护角：500kV线路

2．3雷击跳闸线路杆塔接地电阻分析

当雷电流击中塔顶时，大部分雷电流会通过塔身及接地装置流入大地。所以当接地电阻过高时，巨大的雷电流会在塔顶产生极高的电位。若塔顶相对导线的电位超过绝缘子绝缘能力时便会发生绝缘子闪络，这就是反击。近年来，许多地区连续发生因雷击造成的大面积短路停电，其原因大多是由于接地电阻过高造成绝缘子闪络。因此，有效降低接地电阻已成为解决雷击过电压问题的主要手段。2008年线路雷击跳闸杆塔接地电阻经现场测试，20 以上占9．21％(共7次)，其中最大为220kV某线N56塔，该线路3次发生跳闸杆塔接地电阻均超过20，主要原因为该线路杆塔基础土质大部分为松沙石结构，土壤电阻率本身较高，且该线路长期受浓盐度海风、海雾的侵蚀，接地引下线及地网易发生锈蚀，由于接地电阻偏高从导致线路耐雷水平降低，在线路遭受雷击时由于接地装置泄流作用明显减弱，容易造成线路跳闸。囚线路杆塔接地引下线全部被盗引起线路雷击跳闸占5. 26％ 。

2．4雷击闪烙绝缘子缺陷及故障率统计分析

在2008年全年线路跳闸共76次，其中发生在合成绝缘子雷击跳闸28次，玻璃绝缘子42次，瓷质6次，而全网合成、玻璃、瓷质绝缘子比例约为3：6：1，合成、玻璃、瓷质绝缘子雷击跳闸比例分别为36．4％、53．2％和10．4％，则合成、玻璃、瓷质绝缘子雷击跳闸相对机率分别为41．7％、28．7％、29．7％。相对来说，合成绝缘子的耐雷水平较差，但合成绝缘子遭受雷击后能恢复性能，不造成永久性故障，线路也可以持续运行。

2．5重复、频繁跳闸线路分析

2008年1～l2月，共有26回线路重复跳闸2次以上，共计跳闸76次，占10年线路跳闸总数的57.58％；其中因雷击导致的线路重复跳闸共有22回，共46次，占10年雷击跳闸总数的60.53％ 。7回220kV线路重复跳闸19次， 其中雷击跳闸12次；19回110kV线路重复跳闸57次，其中雷击跳闸34次。

3当前防雷工作存在的主要问题

目前年度防雷工作计划的制定一般还是建立在上一年度雷击跳闸和雷电数据的统计分析结果上，即根据以往雷击数据统计出线路的“易击段”，在“易击段”开展安装线路避雷器等防雷措施。由于是事后数据，因此开展工作时缺乏预见性和可控性，这就造成了第二年雷雨季节来临时，安装了防雷设备的线路雷击跳闸率降低，但是其它未安装防雷设备的发生了雷击跳闸，不能从根本上解决线路雷击跳闸问题。线路整体防雷水平的提高需要一个较长周期，因此针对每年的防雷改造工作，收集、统计、分析各种数据，对掌握运行线路防雷工作薄弱点及开展以后如何选择重点地区开展防雷工作具有指导意义。保证防雷设备运行状况也是提高线路耐雷水平的一个关键因素。

4各项防雷措施专项分析总结

通过以上分析，为降低线路的雷击跳闸率，主要从4方面入手：① 尽量经济合理降低杆塔的冲击接地电阻；②采用线路避雷器降低跳闸率的效能，进行理论与数值分析；③探讨山区输电线路减小保护角对降低跳闸率的影响；④ 采用新式小电流避雷针新技术进行经济技术比较，研究详细的实施方案。

4．1安装线路避雷器

线路型避雷器残压低、限压装置有优异的保护性能、可做成无间隙或带间隙的避雷器和通流容量大、体积小、重量轻。可根据线路的运行经验，在大跨越或多次遭受雷击数杆塔装设线路型避雷器可有效降低雷击次数。从防雷保护的角度看，由于雷电流在线路上的雷电波陡度很大，线路避雷器保护作用的延伸很有限，所以提高相邻杆塔的耐受反击电流水平也很小。一般而言耐雷水平随线路档距呈U型变化，即当档距大或较小时，线路的耐雷水平较高。另一方面由于杆塔顶部的雷电流会继续向两侧传播，如果两侧杆塔的接地电阻很高，又没有安装线路避雷器的话，则还会在两侧杆塔的绝缘子串上闪络。根据现场查线结果显示，安装了避雷器的杆塔未发生雷击跳闸，但在临近杆塔多次发生雷击跳闸，如220kV风岭线N23、N27均安装了线路中间避雷器，却在N26发生了多次雷击跳闸。结合有关理论计算，可见线路避雷器的保护范围是较小的。线路避雷器作为一种有效的防雷措施，通过在该市电网几年的运行，取得了良好的防雷效果，但

是由于其存在保护范围偏小，价格较高等特点，无法大面积安装，需结合其他各种防雷措施方可有效降低整回线路的雷击跳闸率。

4．2同塔多回线路不平衡绝缘改造

随着同塔多回架设的(尤其是同塔双回)线路规模日益增多，因各种原因造成的双回路线路同时跳闸次数也随之增长。当双回路线路同时跳闸尤其是220kV线路双回路同时跳闸时，可能对电网安全运行带来冲击。为避免发生多回路线路同时跳闸，不平衡绝缘作为我局一项新的防雷工作于2006年开展，经过两年的实施工作，截止2008年12月31日，已完成对6回220kV线路的不平衡绝缘改造。2008年1～12月，共有3次220kV同塔双回线路同时跳闸，10次110kV同塔双回线路同时跳闸，双回路同时跳闸占跳闸总数的18．42％，同比2007年(12次)减少6．1％。其中有6回线路已经采取了导线异名相排列后仍发生同时跳闸的情况。从跳闸雷电流分析，6回线路双回路同时雷电流均超出了线路最高耐雷水平75kA(110kV)和110kA(220kV)。因此同名相异横担排列在强雷电流和高接地电阻的情况下，仍不能彻底解决双回路同时跳闸问题，而雷电过电压只选择最短间隙放电，因为在雷电流远超出设计耐雷水平时，同名相是否同横担排列还可能造成线路电流三相不平衡等问题。

4．3降低杆塔接地电阻测量整改及绝缘整改工作总结

近年来，对110kV及以上电压等级输电线路杆塔进行了接地装置改造，以降低杆塔接地电阻。根据现场事故查线结果，08年线路雷击跳闸杆塔接地电阻经现场测试，20以上占5.3％，由于线路杆塔接地引下线全部被盗引起线路雷击跳闸占3％。同时，在日常巡视工作中，加大对地网电阻抽检力度，采用地网电阻测试仪， 每月对巡视线路杆塔的5％进行地网抽检复测。在事故查线时，对遭受雷击杆塔的前后两基杆塔同时进行地网测试，避免该地段下次雷击。及时对锈蚀接地引下线更换和对被盗接地引线进行补装是提高线路耐雷水平的根本。改造的杆塔地网应该基于以下标准：①在曾遭雷击杆塔中，选定接地电阻值超标的杆塔；② 在易遭雷击杆塔中，选定接地电阻值超标的杆塔；③在定期巡视中地网抽检不合格的杆塔；④接地网严重腐蚀的杆塔。

4．4减小输电线路雷电保护角

避雷线保护角是指避雷线悬挂点与被保护导线之间的连线，与避雷线悬挂点铅垂方向的夹角。为防止雷电击于线路，高压线路一般都加挂避雷线，实践证明，雷电绕击导线的概率与避雷线的保护角有关。对于新建或改建的线路，避雷线对边导线的保护角，除满足“线规”及“标准”外，建议500kV线路不宜超过一5o，220kV、110kV线路不宜超过0o。如果条件允许，在输电线路设计规划时，对220 kV及以上新建线路杆塔，可采取装设负角保护针的措施，有效地防止了输电线路遭受雷电绕击。

5结束语

由于雷电现象的复杂性和雷电活动的分散性，雷击几率受制约因数的多样性，它的危害不可能完全消除和避免。我们只能不断努力探索

和尝试，使危害程度降到最低限度，为大幅度降低或消除雷害事故，必须在实践中探索，不断积累运行经验，完善输电线路的防雷措施，采取更有效的防雷措施。输电线路防雷是一项持续的体系性工作，只能因地制宜合理开展，且必须加强运行数据的收集总结，不断采用新的技术，在设计、施工、运行、检修等环节，全面提高线路耐雷水平，才能减少线路雷击跳闸。

参考文献：

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