输电线路防雷技术探讨与应用罗强

输电线路防雷技术探讨与应用罗强

罗强

（西南电力设计院有限公司四川成都610021）

摘要：输电线路是电力系统的重要组成部分，其安全、稳定运行关系到电力企业的效益和社会稳定。近年来电力系统运行过程中由于雷击而引起的安全事故多发，防雷工作也日益受到重视。本文主要对输电线路差异化防雷技术进行分析，提出了相关完善防雷工作的措施。

关键词：输电线路；防雷技术；差异化；应用

前言

随着经济的飞速发展，用电负荷也随着各行各业的需求不断增长，对用电的安全性和可靠性也日益提高。输电线路受到雷击，轻则造成线路跳闸，重则会危及到电网、设备和人身安全，影响整个电力系统的安全稳定运行。随着近年来雷击跳闸情况的增多，实行差异化防雷策略成为提高输电线路运营水平的大势所趋。本文主要对输电线路差异化防雷的相关问题进行分析探讨。

感应雷过电压一般很少达到500kV～600kV，对于60kV及以上电压等级的线路，感应过电压一般不会引起闪络，一般不予考虑。直击雷过电压对电力系统危害最大，针对输电线路进行防雷设计时，需考虑直击雷过电压引起的线路绕击和反击引起的绝缘子串闪络。

根据相关规程规范及运行经验，输电线路防雷主要是通过架设避雷线、线路绝缘配合及绝缘子片数选择、导、地线杆塔塔头布置、接地装置型式及不同配置、安装避雷器等来综合体现输电线路防雷效果和耐雷水平。《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》GB/T50064－2014中110kV线路耐雷水平为40～75kA；220kV线路耐雷水平为75～110kA；500kV线路耐雷水平为125～175kA。输电线路差异化防雷设计与应用如下；

1、架设避雷线

架设避雷线经接地装置将直击雷或感应雷所产生的电流有效引入到大地中，避免对系统中的电气设备造成破坏。对500kV～750kV输电线路全线架设双避雷线。对220kV～330kV输电线路全线应架设双避雷线，在年平均雷暴日小于15d或运行经验证明雷电活动轻微的平原地区可单根架设，两端变电站进出线段1~2km仍按双避雷线架设。对110kV输电线路全线宜架设双避雷线，在年平均雷暴日小于15d或运行经验证明雷电活动轻微的平原地区可不架设，两端变电站进出线段1~2km仍需架设避雷线。架设避雷线的杆塔应考虑可靠接地。

2、通过绝缘配合适当增加绝缘子片数和杆塔空气间隙值可提高线路的耐雷水平。

在选择绝缘子片数时既要满足防污、操作过电压要求，又要适当加强绝缘以提高线路耐雷水平，降低雷击跳闸率。在《110kV～750kV架空输电线路设计规范》GB50545－2010中雷电过电压要求的最小绝缘子数配置为：在海拔不超过1000m的地区，输电线路其悬垂绝缘子串的绝缘子个数分别不低于7片（110kV）、13片（220kV）、17片（330kV）、25片（500kV）、32片（750kV），且对于大跨越档距全高超过40m的输电线路杆塔而言，其高度每增高10m则应相应增加1片绝缘子。对海拔超过1000m及以上地区在设计过程中应严格按照设计规程要求乘以海拔绝缘修正系数。并同时修正雷电空气间隙值。因此通过绝缘配合适当增加绝缘子片数和空气间隙值可提高线路的耐雷水平。

3、优化导、地线杆塔塔头布置，尽量减小地线对导线的保护角，对减少雷击跳闸率作用明显。合理布置地线（避雷线）系统，尽量减小避雷线对导线的保护角，对减少雷击跳闸率作用明显。如同塔双回500kV线路铁塔上避雷线对边导线的保护角不宜大于0，两避雷线间的距离不大于导线与避雷线间垂直距离的5倍。按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》（GB/T50064－2014）规定，在15℃无风无冰时，档距中央导线与避雷线间的距离，应符合下列要求：S1≥0.015L＋1式中：S1－导线与避雷线间的距离（m）；L－档距（m）。大档距的导线与避雷线间距离应按下式：S2≥0.1I式中：S2－导线与避雷线间的距离（m）；I－耐雷水平（kA）。取上两式计算结果小者，并结合运行经验确定。

4、从同塔双回线路工程设计运行情况看，采用的逆相序排列平衡高绝缘设计，雷击跳闸率明显降低。对两回以上的多回同塔线路也有采用不平衡高绝缘设计的情况，也能达到线路不会同时跳闸保证线路安全送电的目的。

5、线路避雷器

线路避雷器并联连接在线路绝缘子（串）两端，用于保护线路绝缘子（串）免受雷电引起的绝缘闪络，避免线路跳闸。受有效保护距离限制，线路避雷器只能为与之并联安装的线路绝缘子（串）提供可靠保护。

6、杆塔接地装置

杆塔接地装置由接地体和接地引下线组成，其作用是将雷电流迅速泄放入地。减小接地装置电阻值可降低线路反击跳闸率。线路经过地区雷电活动强烈，从提高山区防雷水平的经验来看，主要是采用合理布置地线系统，降低接地电阻，适当增加绝缘子片数，其中降低接地电阻是最经济有效的措施。对土壤电阻率特别高常规接地装置难以有效减低杆塔接地电阻的情况，可有针对性地选用部分降阻剂降阻模块离子接地体等以有效降低接地电阻和提高线路耐雷水平，降低雷击跳闸率。

7、在输电线路路径选择中尽量优化路径，考虑微地形微气象影响，避免铁塔立于易受雷击处。

8、架设耦合地线。对不能对杆塔接地电阻实施有效控制的地段，采取架设耦合地线的方式，通过在导线下方架设地线，避免避雷线与导线之间产生耦合，以有效降低过电压，同时将线路受雷击产生的电流分流，使输电线路整体抗雷击水平得到提升。

9、招弧间隙的使用

招弧间隙安装在线路绝缘子串两端，线路遭受雷击后在雷电过电压作用下，间隙击穿放电，雷电流被有效引入到大地中，保护绝缘子串免于工频电弧烧伤，避免因放电损坏绝缘子而造成永久性故障。由于自身没有工频电弧熄灭能力，招弧间隙需要配合变电站内自动重合闸装置使用。

10结语

输电线路防雷和耐雷水平的高低影响着电力系统的安全、稳定、高效运行，必须立足当地区域和输电线路实际，根据具体的环境和条件，从输电线路防雷设计出发，因地制宜，综合施策，选择科学的差异化防雷措施，最大程度的减少雷击对电力系统的损坏，为电力系统的高效稳定运行提供坚强的技术保障。

参考文献：

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