1、500kV 架空输电线路雷电分析及防雷措施500kV 架空输电线路雷电分析及防雷措施摘要：文章通过分析内蒙古超高压 500kV 架空输电线路雷击闪络跳闸产生的原因，在进行线路防雷工作时，提出一些合理的防雷措施，以提高送电线路耐雷水平。引言: 随着经济的发展,对架空输电线路供电可靠性的要求越来越高。同时伴随着电网的发展,雷击架空输电线路引起的跳闸、停电事故绝对值也日益增多。据电网故障分类统计表明,在我国跳闸率较高的地区,高压线路运行的总跳闸次数中,由于雷击原因的事故次数约占(50 一 70)%。尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的山区,雷击架空输电线路引起的事故率更高,带来巨大的损失。关键词：
2、输电线路；雷电分析；防雷措施1、从内蒙来看，每年都发生雷击线路掉闸故障，主要集中在山区的输电线路，地形剧变、山峦起伏。雷击已成为影响输电线路安全可靠运行的最主要因素。内蒙古自治区的部分地区平均年雷暴日数一般在 20 个及以下。由于环境条件的不断劣化，雷击引起的输电线路掉闸故障也日益增多，不仅影响设备的正常运行，而且极大地影响了日常的生产和生活。2、直击、绕击、反击现象的可能原因及简要分析2.1 直击 (雷直击铁塔顶部、雷直击避雷线中央)和反击（过高的接地电阻，造成塔顶电位大幅度上升）现象大体相同，其耐雷水平在规程中也是做统一规定，由于篇幅有限，在这我们把它们列入一起进行阐述，而绕击现象与直击和
3、反击不同，它也是引起高压送电线路跳闸的主要原因，也是我们今后防雷工作的重点。雷电直击、反击跳闸一般雷电流较大，如 500kV 典型铁塔反击耐雷水平可达 125175kA，雷电反击一般有下列特征：（1）.多相故障一般是由直击引起；（2）.水平排列的中相或上三角排列的上相故障一般是由雷电反击引起；（3）.档中导地线之间雷击放电(极为罕见的小概率事件)的，一般是雷电直击、反击引起； （4）.一次跳闸造成连续多级铁塔闪络的，有可能是雷电直击、反击引起。2.2 雷电绕击导线引起绝缘闪络对应的雷电流幅值较小，如500kV 线路绕击耐雷水平为 2224kA。理论分析和国内外实践经验表明超高压线路尤其是山区线
4、路存在明显的绕击现象。雷电绕击故障一般有下列特征：（1）.雷电绕击一般只引起单相故障；（2）.导线上非线夹部位有烧融痕迹(有斑点或结瘤现象或导线雷击断股)的，一般是雷电绕击引起；（3）.水平排列的中相或上三角排列的上相导线一般不可能雷电绕击跳闸；（4）.水平或上三角排列的边相或鼓形排列的中相有可能雷电绕击； （5）.雷电绕击电流与导线保护角和塔高度有关，当雷电流幅值较大时，绕击的可能性较小。2.3 对于雷电反击故障，降低接地电阻、加强线路绝缘、加装耦合地线、安装线路避雷器比较有效，对于雷电绕击故障，减小避雷线保护角、安装线路避雷器、加装耦合地线比较有效。对于双回路或多回线路，差绝缘配置有一定效
5、果。这里说明以下，雷直击避雷线中央，根据运行经验，这种情况很少发生，只要导、地线距离满足=0.012L+1（米）既可。S=导、地线距离，L=线路档距。在铁塔设计时已经考虑。24 下面是对直接雷过电压的认识。（1）、雷击线路铁塔或避雷线时，雷电流通过雷击点阻抗，使该点地点位大大升高，当该点的电位与导线的电位差超过绝缘的冲击放电电压时，将会发生闪络，这种情况通常称为反击。(2)、雷电直接击中导线，或绕过避雷线击中导线即发生绕击。影响直接雷过电压的 6 个主要参数：接地电阻，U50% ，保护角，山体坡度 ，塔高度，导、地线平均高度。我们对这几个主要参数进行简单的分类。影响反击的参数：接地电阻，U50
6、% ，杆塔高度，导线平均高度影响绕击的参数：U50% ，保护角，山体坡度 ，杆塔高度，导、地线平均高度在这 6 个参数中，接地电阻，U50%，保护角等三个参数的可控性相对较高，可以在一定条件下加以改善；山体坡度，杆塔高度，导、地线平均高度可控性相对较低。2.5 针对 500kV 架空线路典型杆塔进行了反击耐雷性能计算，线路绝缘雷电冲击 50%放电电压为 2318（kV）。3、针对内蒙地区 500kV 超高压输电线路，采取降低杆塔的接地电阻、调整架空地线保护角、安装架空地线防绕击避雷针、安装线路避雷器四个方面进行分析及措施3.1 降低杆塔的接地电阻。杆塔接地电阻增加主要有以下原因：311 接地体
7、的腐蚀，特别是在山区酸性土壤中，或风化后土壤中，最容易发生电化学腐蚀和吸氧腐蚀，最容易发生腐蚀的部位是接地引下线与水平接地体的连接处，由腐蚀电位差不同引起的电化学腐蚀。有时会发生因腐蚀断裂而使杆塔“失地”的现象。还有就是接地体的埋深不够，或用碎石、砂子回填，土壤中含氧量高，使接地体容易发生吸氧腐蚀，由于腐蚀使接地体与周围土壤之间的接触电阻变大，甚至使接地体在焊接头处断裂，导致杆塔接地电阻变大，或失去接地。312 在山坡坡带由于雨水的冲刷使水土流失而使接地体外露失去与大地的接触。313 在施工时使用化学降阻剂，或性能不稳定的降阻剂，随着时间的推移降阻剂的降阻成分流失或失效后使接地电阻增大。314
8、 外力破坏，杆塔接地引下线或接地体被盗或外力破坏。超高压输电线路的接地电阻与耐雷水平成反比，根据各基杆塔的土壤电阻率的情况，尽可能地降低杆塔的接地电阻，这是提高超高压输电线路耐雷水平的基础，是最经济、有效的手段。32 采取的措施321 对线路中测出的接地电阻不合格的杆塔的接地电阻进行重新测试；并测试土壤电阻率。322 对查出的接地电阻不合格的杆塔接地放射线进行开挖检查，重新对本杆塔的敷设接地线，并进行焊接。323.对检查中发现已烂断或无接地引下线的杆塔接地装置进行焊接，并对接地电阻重新测试，不符合规定的重新进行敷设。324 对被浇灌在保护帽内的接地引下线，采取的方式可为将引下线从保护帽内敲出，
9、再重新浇灌保护帽或将引下线锯断重新进行焊接。325 对重新敷设的接地电阻不合格的杆塔，再次使用降阻剂进行改造。3.3 调整架空地线保护角为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率。避雷线对边导线的保护角应做得小一些，一般 500kV 及以上的超高压、特高压线路都架设双避雷线，保护角在 15及以下。采取措施：雨季前，我们针对内蒙 500kV 输电线路，雷区频繁发生的区域分段进行了架空地线保护角间隙的调整3.4 安装架空地线避雷针通过在架空地线上合理装设防绕击避雷针,有效地增强其屏蔽性能和引雷作用,将可能遭受的绕击转化为反击加以控制,大幅度降低雷击故障跳闸率.研究表明,在架空地线上合理装设防绕击避
10、雷针,可有效地增强其屏蔽性能和引雷作用,将可能遭受的绕击控制转化为反击,大幅度降低雷击故障跳闸率。采取措施：我们在内蒙 500kV 架空输电线路永丰线、回线路上在雷电频繁发生的区域分段加装了架空地线防绕击避雷针，图一 图二 所示（图一） （图二）3.5 安装线路塔头避雷器安装线路避雷器可以使由于雷击所产生的过电压超过一定的幅值时动作，给雷电流提供一个低阻抗的通路，使其泄放到大地，从而限制了电压的升高，保障了线路、设备安全。由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时，避雷器就加入分流，保证绝缘子不发生闪络。加装线路避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电
11、流从避雷线传入相临杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线，传播到相临杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流，这种分流的耦合作用将使导线电位提高，使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络，因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点采取措施：我们在雷击跳闸较频繁的超高压输电线路上选择性安装避雷器。在内蒙 500kV 架空输电线路托-源线、回线路上分段安装了塔头避雷器图三 图四 图五所
12、示（图三） （图四）（图五）结论：雷击引起线路故障跳闸进行了原因分析,并从降低杆塔接地电阻、雨季前调节放电间隙、减小保护角、安装防绕击避雷针、安装避雷器等方面提出了超高压输电线路防雷保护的对策,可有效地减少线路跳闸率,提高线路运行的可靠性。内蒙古超高压尝试应用这四种方法，防止线路雷害故障取得了初步效果，采取措施的塔段均未发生雷击掉闸。以进一步探讨积累应用线路防雷工作的运行经验，便于今后在全自治区系统推广应用。【参考文献】1 王剑,刘亚新. 2006 年华北电网输 电线 路雷击 故障分析J. 华北电力技术, 2006, (12) . 2 罗厚群,蒋正龙,李喜桂. 湖南省 220kV 线路雷击跳闸率统计分析及线路防雷J. 湖南电力, 2006, (02) . 3 楚广虹. 大同 500kV 输电线路故障跳闸统计分析及防治大同 500kV 输电线路故障跳闸统计分析及防治J. 科技咨询导报, 2007, (28) . 4 胡毅. 输电线路运行故障的分析与防治J. 高电压技术, 2007, (03) . 5 左来明,张凌云. 高压输电线路综合防雷技术研究J. 东北电力技术, 2007, (02) . 6 梁竞雷,刘昆. 架空线路雷击事故的分析及其防护J. 广东输电与变电技术, 2007, (05) .
