浅谈防雷技术

浅谈防雷技术

宿杰

（云南电网有限责任公司红河供电局）

摘要：输电线路是电网的基本组成部分，由于其分布范围广，常面临各种不同地理环境和气候环境的影响，当不利条件及组合足以导致线路故障时，就会影响线路的安全运行，严重时甚至会形成大面积停电事故。近年来，国外发生的大面积停电事故有的就起缘于线路故障。其中最主要的一个方面是雷击。架空输电线路遭受雷击，从而影响线路的供电可靠性。因此，采取有效措施降低线路的雷击跳闸次数，是确保电网安全运行的一项重要工作。通过对2007年至2015年雷击数据的分析和比较，引起绝缘子发生闪络、线路跳闸，影响线路耐雷水平的向光参数特性的分析，有针对性地提出在线路防雷设计、运行维护，施工过程中应加以考虑的一些问题；对线路的防雷设计进行探讨，提出一些相应的防雷方式和解决方法，以提高送电线路耐雷水平。

关键词：输电线路；防雷措施；雷击跳闸

前言

随着国民经济的发展与电力需求的不断增长，电力生产的安全问题也越来越突出。对于送电线路来讲，雷击跳闸一直是影响高压送电线路供电可靠性的重要因素。由于大气雷电活动的随机性和复杂性，目前世界上对输电线路雷害的认识研究还有诸多未知的成分。进行高压送点线路设计时要全面考虑，中和分析每一条线路的具体情况，通过安全、经济、质量比较，选取有针对性的防雷设计技术措施，以达到提高供电可靠性的目的。

1.输电线路防雷及措施的探讨

1.1防雷必要性的概述

“雷电”影响在输电线路故障跳闸次数中占70%左右，给电力系统带来了大量的麻烦并且造成了巨大损失。随着温室效应的发展，全球气温不断升高，年雷暴日、雷暴次数和雷电强度也不断提升，同时随着经济社会的快速发展，输电线路长度也在快速增加，准确把握雷电对输电线路的伤害原因，“对症下药”，有针对性地采取相应防护措施，最大限度地避免和减少雷电对输电线路伤害造成的损失，在工业化、自动化，现代化进程日益加快，对供电安全可靠稳定要求日益提高的今天及将来，具有十分重要现实意识。

1.2雷击跳闸频发的主要原因

从线路气候环境分析，雷电作用下输电线路出现一定的雷击跳闸难以避免。红河州地处低纬度亚热带高原型湿润季风气候区，由于海拔悬殊及纬度不同的影响，各地气候差异比较大，其所处位置在云南省属于雷暴密集地区，全年雷暴日最高达到88个，其中每年5月至10月为雷雨季节，是雷害多发时段。

图1直接雷击

从线路地理环境分析，红河州地处云贵高原西南部哀牢山系，地形起伏变化较大，形成了以高山深谷、山川间布为主的地形特点，地势总体西北高，东南低，最高海拔3074.3米，最低海拔76.4米。部分地区土壤电阻率高，杆塔接地电阻偏大易引起反击跳闸；山区线路导线易遭受雷电绕击，山坡倾角使导线的暴露弧面增大，增加了雷电绕击的概率，特别是对500kV线路，雷电绕击已成为雷击跳闸的主要影响因素。

雷击原因分析

通常把大于1000m的雷云称为高空雷云，小于600m则为低空雷云，雷电流大于100kA的雷云称为高幅值雷云，小于100kA则称为低幅值雷云，高空雷云有两种可能：高空高幅值雷云和低空低幅值雷云。

高空高幅值雷电先导被较高接地体吸收，不易发展为绕击。当其向低空发展未受到高接地体迎面拦截，而达到低空时，尤其是进入杆塔侧面时，在带电导线磁场和雷电的共同作用下，极易发展成绕击。

低空高幅值雷电先导由于到达接地体的时间较短，使接地体附近感应场强度较高，接地体附近感应场较强，接地体顶端易于产生流注与之交汇，且高幅值先导前端游离区半径较大，能在较高处定位，故一般高度在50m以下的平原、丘陵和输电线路不易产生绕击，而山区的、山坡的杆塔由于地面倾斜角较大，发生绕击的可能较大。

高空低幅值雷电先导由于能量有限，只有游离到低空后向接地体定位发展成小电流小击距的绕击。

图2绕击雷示意图

低空低幅值雷电先导易于向产生迎面先导能力较强的金属尖端或带电线路的导线发展。输电线路的电压水平越高，导线电场越强，绕击的可能性越大。低空低幅值雷电先导对低耐雷水平的输电线路易于反击。

在线路的运行中主要考虑直接雷击、雷电反击和感应过电压对线路的危害。

2.防治措施

首先应做好基础工作，通过雷电定位系统逐步积累每年的落雷分布、雷电流强度，并分析研究它们与线路跳闸率之间的内在规律，逐步掌握雷击与雷电流强度、地形、线路结构的关系。结合历年运行经验和沿线地形、地貌、地质、地势，找出多雷区的易击段和易击杆塔，绘制电网雷电区域分布图，因地制宜进行防雷设计和采取综合防雷措施；合理有效地采用耦合地线或旁路架空地线，架空地线侧向预放电针、塔顶多针系统、可控放电避雷针、线路型避雷器等防雷措施；还可加装线路故障显示器或磁钢记录器、避雷器动作记录仪等相应的监测装置，使其有利于雷电流幅值的测定和雷击故障后的判别。在确定线路的防雷方式及措施时，应根据线路的重要程度、地形地貌的特点、雷电活动的强弱、土壤电阻率的高低、已有的运行经验等，综合分析并进行经济技术比较，采取合适的防雷保护措施。

3.避雷波阻器的引用

2015年8月，输电所引进安装了避雷波阻器，用于雷电分布概率最高、对跳闸率影响最大的杆塔地步区域，解决杆塔顶部区域的反击、绕击问题。

3.1基本原理

避雷波阻器从电磁波传输的角度拓展研究空间，以科学的比例关系调整系统参数，削减雷电波峰幅度可达30%以上，从而有效的降低了雷电流直接作用于杆塔支持构架的雷电流幅值，提高了线路的耐雷水平，并且对线路的雷击闪络跳闸现象起到了非常有效的控制作用。

图3避雷阻波器实际安装图

结束语

由于雷电现象的复杂性和雷电活动的分散性，雷击几率受制约因素的多样性，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，使危害程度降低到最低限度。

（1）雷电危害与气候、环境、地质、设备等多种因素有关。因此，防雷工作应深入一线，掌握现场第一手资料，要有针对性地彩玉综合防雷措施；

（2）防雷技术措施的实施，要进行技术经济综合比较，合理选择。已运行线路还可能受杆塔结构强度、高度等条件的影响，因此应从实际出发；

（3）任何防雷措施、设施都不能一劳永逸，要不断完善，勤于运行维护和检修，才能充分发挥其作用；

（4）应该对线路历年累计资料和各种防雷措施投运后的实际效果，建立完全详实的原始资料，以便累计真实客观的第一手资料，为今后线路防雷措施的进一步完善和今后运行线路附近新建工程的防雷设计提供依据；

（5）线路设计前期，对于路径沿线气候、地形地貌、地质情况、已投运线路雷害情况应收集细致、完整的资料，对土壤电阻率等可能予以实测；

（6）接地装置施工要规范严格，接地电阻测试要客观真实可信。

灾害带来的损失是比较惨重的，但是“福兮祸之所伏，祸兮福之所倚”。只要认真总结、思考，作最坏的打算，尽最大的努力，苦练内功，强化管理，不断增强企业抵御各种灾害和风险的能力，就能促进企业又好又快发展。

综上所诉，为防止和减少雷害所造成的故障，设计中要全面考虑高压送电线路经过地区雷电活动强弱程度、地形地貌特点和土壤电阻率的高低等情况，还要结合原有高压送电线路运行经验以及系统运行方式等，通过比较选取合理的防雷设计，提高高压送电线路的耐雷水平。雷电活动室一个复杂的自然现象，需要电力系统内各个部门的桶里合作，才能尽量减少雷害的发生，将雷害带来的损失降低到最低限度。

参考文献

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