输电线路差异化防雷技术研究与应用
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【摘 要】用电过程中，一些自然性的因素成为极大的安全隐患，如雷电。雷电是现阶段影响电力企业健康稳定进步的关键性问题。因此，针对雷电事件，电力企业要给予充分重视，从实际出发，实施有效的对策予以处理，为自身的健康稳定发展带来更多的保障。电网遭受雷击并不是偶然无规律的发生，有一定的规律，电力企业要抓住这些规律，分析规律的形成，并采取针对性措施，确保工作效率的全面提高。
【关键词】输电线路;差异化;防雷技术;应用
1输电线路雷击过电压的相关理论
雷云放电分为先导电再放电、主导放电及余光放电3个主要阶段。雷云放电对地面直接放出的电可能会影响到输电线路，进一步使线路发生故障。雷电对线路的影响主要分为以下几种：①感应雷过电压，输电线路可能因为周遭地面的电磁感应而遭到雷电的直接电击，在大多数情况下，这种电压不会造成高压线路的故障，但一旦操作不当也会带来极大的危害。②雷电通过线路产生过电压的情况，过电压的形式可能有两种，一种是避雷线能屏蔽一定的信号而使线路避免受到雷电的冲击;另一种是雷电在击中相应的线路杆之后，电流可以引发放电电压出现，而这种电压可以击穿物体内部结构并产生一定的反应。但无论上述哪种形式的雷电穿过线路处于过压状态都会引起线路发生故障，引发各种事故或跳闸现象。因此在现实生活中，应当应用一些避雷针来对雷电进行防护。
2输电线路差异化防雷技术的意义
以往的统计结果显示，电力系统遭受雷击的情况存在显著规律，总结来说，有地域与时间的规律，首先，雷电较为活跃的地区相较于其他地区，发生雷击事故的情况更多。其次，电力受到雷击一般发生在夏季，因为夏季雷雨天气更多，空调、风扇、冰箱等电器的使用频率也更大，所以雷击事故更频繁。此外，線路受到雷击的情况一般在下午2点到6点期间更多，且山区多于平原。因此，雷电事故的具体成因不同，防雷技术的差异性实施尤为关键。
3输电线路差异化防雷工作重点
输电线路差异化防雷工作侧重于以下五个方面的内容：（1）基础数据收集整理：收集历年雷电监测数据和目标输电线路的位置坐标，建立雷电参数统计样本数据库，收集目标线路杆塔结构、绝缘配置、地形地貌、海拔等特征参数，建立输电线路性能分析样本数据库。（2）雷电参数统计：使用雷电监测数据统计分析得到线路所在区域的雷电流累计概率分布，以及线路走廊雷电活动时空分布。（3）防雷性能综合评估：根据之前已经设定好的标准，结合杆塔历年的雷击跳闸率数据，精准评估每基杆塔的耐雷性能，并结合杆塔结构、绝缘配置等给出雷害风险高的杆塔的风险性质。（4）防雷维护措施选择：结合目标线路特征和历史雷击跳闸故障的特点，参照各种防雷维护措施的适用范围和配置原则，因地制宜选择防雷维护措施。（5）输电线路防雷技术改进工作方案制定：综合考虑目标线路的各基杆塔防雷性能评估结果和杆塔特征。确定雷害治理措施，并通过多种方案的技术经济比较选出最佳技术方案。
4输电线路差异化防雷技术应用
500kV某II线是A地区500kv输电线路中雷击故障率较高的线路，且还是A地区特别重要的联络线，线路输送功率较大，该线路雷击跳闸对电网的冲击影响较大。我们通过多年的运行经验和防雷技术分析研究，综合雷电活动规律、地形地貌特征以及线路结构特点等方面考虑线路的防雷措施，研究并制定了详细的线路差异化综合防雷措施改造方案。主要采用降低杆塔接地电阻、安装可控避雷针和安装线路型避雷器三种措施进行防雷改造。
4.1降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻是输电线路防雷电反击最有效的防范措施。根据近年来对A地区500kV输电线路雷击故障情况的分析，杆塔接地电阻不合格原因主要有三方面：一是部分山区地段地质条件差，土壤电阻率高，造成接地电阻超出设计值。二是部分20世纪90年代投运的线路运行时间长，接地装置损坏、锈蚀情况严重，使接地电阻过高。三是山区线路大多使用化学降阻剂降低接地电阻，但化学降阻剂对接地体造成腐蚀，影响接地性能。根据以往的经验，降低杆塔接地电阻的方法主要有调整接地网形式、改善土壤环境和使用降阻剂和降阻模块等方式。从运行经验和A地区的地形环境来讲，接地电阻不合格的杆塔多出现在山区地形，地质较硬，多以岩石土壤为主，通过改善土壤环境的方式降低土壤电阻率难度较大。其次对于降阻剂和降阻模块的使用方面，A地区使用的情况也不是很理想，接地体极容易发生腐蚀现象，严重影响接地性能和防雷效果。因此，A地区主要采用调整接地网形式的方式降低杆塔接地电阻，2012年至2017年，A地区电网特别是山区线路接地改造多采用离子接地极的方式降低杆塔接地电阻，离子接地极方式主要是通过在环形接地网的射线中央安装一离子棒，通过离子棒的物理作用可以降低接地电阻的阻值至15Ω。以内，从而提高杆塔的泄流能力，提升杆塔的防雷水平。
4.2杆塔项安装避雷针和塔头侧针
安装塔顶避雷针和塔头侧针主要的原理同样也是一种通过增大地线保护范围，减小杆塔地线保护角的方式来降低输电线路绕击故障跳闸。但是此种避雷针主要安装在杆塔顶部，对杆塔周围的导线能够起到一定的保护作用，但雷电随机性导致了雷电绕击在很多情况下都会达到档距中央，此时的避雷针就无法有效的发挥作用，因此安装塔顶避雷针和塔头侧针是防雷的辅助措施，需要结合现场实际进行安装使用。
4.3杆塔安装可控避雷针
可控避雷针与塔头侧针在应用效果和防护方式上有相同之处，主要在于安装位置、防护机理和主要部件不同，但从具体防护效果来讲，可控避雷针比塔头侧向避雷针要略好一些。不过，虽然可控避雷针的泄流作用能有效的避免绕击线路发生跳闸的概率，但是与此同时也大大增加了雷击杆塔的次数，也就增加了杆塔形成反击雷的风险。
4.4杆塔安装并联防雷间隙或避雷器
杆塔安装并联间隙或避雷器可以作为上述主要防雷方式的辅助措施，可以有效地避免一些严重的雷击故障。并联间隙是与绝缘子并联的防雷装置。其原理是当发生雷击时，间隙被击穿，雷电流泄入大地，同时可以将工频电弧弧根转移、疏导以保护绝缘子不受雷击，同时重合闸可以正常动作，使雷击闪络成为瞬时故障，保证电网不受跳闸影响，确保正常供电。然而，根据规程要求不同电压等级的输电线路需配置不同的绝缘子片数，在加装安装并联间隙后，线路绝缘水平受到一定程度的影响，导致雷击跳闸率升高。线路避雷器最主要的作用在于限制雷电过电压，可以实现在部分己安装区段提升耐雷水平和降低雷击跳闸率，但其弊端在于从经济性考虑，无法达到杆塔全部安装的效果。
5结束语
电网受到雷电冲击的规律性，可总结为雷电相对活跃的地区经常发生雷击，夏季更多一些。作为与人民生命财产息息相关的电力企业一定要充分认识到这一点，了解并把握规律，同时根据规律选择实施差异性防雷对策。有关机构要结合各种电压级别采取最具针对性的防雷技术，也就是说不同的电压级别下，采取不同的技术。从业者同时需要规划改进方法，切实推动防雷技术不断前进。采取差异化防雷技术是为了进一步将跳闸率控制在更低的范围，同时也是改进方法遵循的原则。电力企业实施差异化防雷技术，提高效率的同时确保防雷技术实效性的进一步增强。
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（作者单位：呼和浩特市电力勘察设计院有限公司）
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