500kV架空输电线路雷电分析及防雷措施

动力与电气工程　５００ｋ　Ｖ架空输电线路雷电分析及防雷措施　①　张平　（内蒙古超高压供电局　内蒙古呼和浩特０１　００８０）　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．　以提高输电线路对雷水平。　关键词：输电线路　雷电分析　防雷措施　中图分类号：ＴＭ７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６　７　２－３７　９１（２０１０）０２（ｃ）一０１１６－－０２　。随着经济的发展，对架空输电线路供　雷电直击、反击跳闸一般雷电流较大，　地线距离满足＝０．０１２Ｌ＋１（米）既可。Ｓ为导、　可靠性的要求越来越高。同时伴随着电　如５　００ｋＶ典型铁塔反击耐雷水平可达　地线距离，Ｌ为线路档距。在铁塔设计时已　的发展，雷击架空输电线路引起的跳闸、　ｌ　２５ｋＡ～ｌ　７５ｋＡ，雷电反击一般有下列特　经考虑。　电事故绝对值也日益增多。据电网故障　征：①多相故障一般是由直击引起；②水平　（４）下面是对直接雷过电压的认识。　类统计表明，在我国跳闸率较高的地区，　排列的中相或上三角排列的上相故障一般　①雷击线路铁塔或避雷线时，雷电流　压线路运行的总跳闸次数中，由于雷击　是由雷电反击引起；③档中导地线之间雷　通过雷击点阻抗，使该点地点位大大升高，　因的事故次数约占５Ｏ％～７Ｏ％。尤其是在　击放电（极为罕见的小概率事件）的，一般是　当该点的电位与导线的电位差超过绝缘的　雷、土壤电阻率高、地形复杂的山区，雷　雷电直击、反击引起；④一次跳闸造成连续　冲击放电电压时，将会发生闪络，这种情况　架空输电线路引起的事故率更高，带来　多级铁塔闪络的，有可能是雷电直击、反击　通常称为反击。　大的损失。　引起。　②雷电直接击中导线，或绕过避雷线　（２）雷电绕击导线引起绝缘闪络对应的　击中导线即发生绕击。　从内蒙来看，每年都发生雷击线路掉闸故　雷电流幅值较小，如５００ｋＶ线路绕击耐雷水　影响直接雷过电压的６个主要参数：接　，主要集中在山区的输电线路。地形剧　平为２２ｋＡ～２４ｋＡ。理论分析和国内外实践　地电阻，Ｕ５０％，保护角，山体坡度，塔高度，　山峦起伏　经验表明超高压线路尤其是山区线路存在　导、地线平均高度。　雷击已成为影响输电线路安全可靠运　明显的绕击现象。雷电绕击故障一般有下　我们对这几个主要参数进行简单的分　的最主要因素。内蒙古自治区的部分地　列特征：①雷电绕击一般只引起单相故障；　类。　平均年雷暴日数一般在２Ｏ个及以下。由　②导线上非线夹部位有烧融痕迹（有斑点　影响反击的参数：接地电阻，Ｕ５０％，杆　环境条件的不断劣化，雷击引起的输电　或结瘤现象或导线雷击断股）的，一般是雷　塔高度，导线平均高度。　路掉闸故障也日益增多，不仅影响设备　电绕击引起；③水平排列的中相或上三角　影响绕击的参数：Ｕ　５０％，保护角，山体　正常运行，而且极大地影响了日常的生　排列的上相导线一般不可能雷电绕击跳　坡度，杆塔高度，导、地线平均高度　和生活。　闸；④水平或上三角排列的边相或鼓形排　在这６个参数中，接地电阻，Ｕ５０％，保护　列的中相有可能雷电绕击；⑤雷电绕击电　角等三个参数的可控性相对较高，可以在　直击、绕击．反击现象的可能原因及简　流与导线保护角和塔高度有关，当雷电流　一定条件下加以改善；山体坡度，杆塔高　分析　幅值较大时，绕击的可能性较小。　度，导、地线平均高度可控性相对较低。　（１）直击（雷直击铁塔顶部、雷直击避雷　（３）对于雷电反击故障，降低按地电阻、　）和反击（过高的接地电阻，造成塔顶　加强线路绝缘、加装耦合地线、安装线路避　３针对内蒙地区５００ｋＶ超高压输电线路，采　位大幅度上升）现象大体相同，其耐雷水　雷器比较有效，对于雷电绕击故障，减小避　取降低杆塔的接地电阻、调整架空地线保　在规程中也是做统一规定，由于篇幅有　雷线保护角、安装线路避雷器、加装耦合地　护角　安装架空地线防绕击避雷针、安装　，在这我们把它们列入一起进行阐述，而　线比较有效。对于双回路或多回线路，差绝　线路可控放电避雷针四个方面进行分析及　击现象与直击和反击不同，它也是引起　缘配置有一定效果。　措施　压送电线路跳闸的主要原因，也是我们　这里说明以下，雷直击避雷线，根　３．１降低杆塔的接地电阻　后防雷工作的重点。　据运行经验，这种情况很少发生，只要导、　杆塔接地电阻增加主要有以下原因。　（１）按地体的腐蚀，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。　（２）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。　（３）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　图１　图２　大。　作者简介：张平（１９７２一），男（汉），内蒙古人，毕业于天津工业大学，助理工程师，技师，现从事５００ｋＶ输电线路带电检修。　６　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　动力与电气工程　（４）外力破坏，杆塔接地引　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，尽可能地降低卡于塔的接地电阻，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。　３．２采取的措施　（１）对线路中测出的接地电阻不合格的　杆塔的接地电阻进行熏新测试；并测试土　壤电阻率。　（２）对查出的接地电阻　合格的杆塔按　ＳＣＩＥＮＯＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ　匪圆　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Ｉ、１Ｉ回线路上在雷电频繁发　雷线上产生耦合分量。因为可控避雷针的　分流远远大干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，　线路可控避雷针具有很好的钳电位作用，　这也是线路可控避雷针进行防雷的明显特　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线路可控放　电避雷针。在内蒙５ｏ０ｋＶ架空输电线路托一　源线Ｉ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ回线路上分段安装了可　地放射线进行开挖检夼，重新对本杆塔的　生的区域分段加装了架空地线防绕击避雷　控放电避雷针图３，图４，图５所示。　敷设接地线，并进行焊接。　针，图１，图２所示。　（３）对检查中发现已烂断或无接地引下　３．５安装线路可控放电避雷针　４结语　线的杆塔接地装置进行焊接，并对接地电　安装线路可控避雷针可以使由于雷击　雷击引起线路故障跳闸进行了原因分　阻重新测试，不符合规定的重新进行敷设。　所产生的过电压超过一定的幅值时动作，　析，并从降低杆塔接地电阻、雨季前调节放　（４）对被浇灌在保护帽内的接地Ｂ１下　给雷电流提供一个低阻抗的通路，使其泄　电间隙、减小保护角、安装防绕击避雷针、　线，采取的方式可为将引下线从保护帽内　放到大地，从而了电压的升高，保障了　安装线路可控放电避雷针等方面提出了超　敲出，再重新浇灌保护帽或将引下线锯断　线路、设备安全。由于安装避雷器使得杆塔　高压输电线路防雷保护的对策，可有效地　重新进行焊接。　和导线电位差超过避雷器的动作电压时，　减少线路跳闸率，提高线路运行的可靠性。　（５）对重新敷设的接地电阻不合格的杆　避雷器就加入分流，保证绝缘子不发生闪　内蒙古超高压尝试应用这四种方法，　塔，再次使用降阻剂进行改造。　络。　防止线路雷害故障取得了初步效果，采取　３．３调整架空地线保护角　加装线路可控放电避雷针以后，当输　措施的塔段均未发生雷击掉闸。以进一步　为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，　电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生　探讨积累应用线路防雷工作的运行经验，　减小绕击率。避雷线对边导线的保护角应　变化，一部分雷电流从避雷线传人相临杆　便于今后在全自治区系统推广应用。　做得小一些，…般５００ｋＶ及以上的超高压、　塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定　特高压线路都架设双避雷线，保护角在１　５。　值后，避雷针动作加入分流。大部分的雷电　参考文献　及以下。　流从可控避雷针流入导线，传播到相临杆　［１】王剑，刘亚新．２００６年华北电网输电线　采取措施：雨季前，我们针对内蒙　塔。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导　路雷击故障分析［Ｊ］．华北电力技术，２００６　５００ｋＶ输电线路，雷区频繁发生的区域分段　线间的电磁感应作用，将分别在导线和避　（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（２）．　【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（３）．　［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（２）．　【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，　图３　图４　２００７（５）．　图５　科技资讯ＳＣＩＥＮＯＥ＆ＴＥＯＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　１　１　７