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摘要：闡述雷電危害的原因，輸電線路防雷性能的特點(diǎn)，山區(qū)輸電線路防雷差異化保護(hù)措施，從而保證山區(qū)輸電線路的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：防雷，繞擊，電力線路

0引言

雷電作為一種常見的自然現(xiàn)象，釋放出來的能量，具有極強(qiáng)的破壞特性，對輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行影響較大，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由于雷電導(dǎo)致的電網(wǎng)安全運(yùn)行事故占據(jù)全部事故的絕大部分，其中山區(qū)輸電鐵塔更易受到雷電侵害。隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷完善，居民工作和生活對電力可靠性不斷加深，降低輸電線路雷害跳閘率，保證輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。山區(qū)線路由于受地形地貌、地質(zhì)和氣象條件的影響，雷電事故較平原地區(qū)要多。目前，我國輸電線路防雷設(shè)計(jì)主要包括：（1）降低桿塔接地電阻；（2）增加線路整體絕緣水平；（3）架設(shè)避雷線；（4）合理選擇線路路徑；（5）裝設(shè)避雷器。以上五種方法應(yīng)用較為廣泛，且為減少雷電事故，對電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行起到了關(guān)鍵的作用。本文主要結(jié)合山區(qū)不同地形地貌和地質(zhì)情況下，通過有針對性地采取降低桿塔接地電阻、加裝避雷器、加強(qiáng)絕緣、減小保護(hù)角等綜合防雷措施，減少輸電線路雷害事故的發(fā)生。

1山區(qū)輸電線路的雷電危害

山區(qū)地質(zhì)條件對雷害的影響。山區(qū)地質(zhì)大多為巖石，土壤中很少含有無機(jī)鹽類，在干燥狀態(tài)下導(dǎo)電性能比較低，而且在降雨量較少的地區(qū)，表層土壤相當(dāng)干燥，土壤電阻率普遍較高，一般在2～5kΩ•m，甚至高達(dá)10kΩ•m以上，導(dǎo)致桿塔接地電阻達(dá)到設(shè)計(jì)值或規(guī)范要求值十分困難。從而，在接地電阻較大的桿塔容易引起雷電反擊，導(dǎo)致雷擊跳閘。山區(qū)地形地貌對雷害的影響。雷擊桿塔和繞擊率山區(qū)要比平原地區(qū)高，主要有以下幾點(diǎn)原因：（1）地面傾斜角對繞擊有較大的影響，地面傾斜度越大，繞擊率越高。當(dāng)?shù)孛鎯A斜角超過一定值后，地面對雷電的屏蔽作用會(huì)減弱很多，主要出現(xiàn)在地形復(fù)雜的山區(qū)；（2）線路桿塔立于山區(qū)山頂或者山脊時(shí)，線路一側(cè)或者兩側(cè)與地面距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)致失去大地對導(dǎo)線的雷電屏蔽作用，會(huì)大大增加雷擊率；（3）部分山區(qū)地形起伏較大，線路桿塔高差較大，導(dǎo)致氣流活動(dòng)頻發(fā)，雷電活動(dòng)也有所增加，致使雷擊率也相應(yīng)增加。

2輸電線路防雷性能的特點(diǎn)

輸電線路防雷性能的優(yōu)劣主要由耐雷水平和雷擊跳閘率來衡量。雷擊線路時(shí)線路絕緣不發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流幅值為耐雷水平，通常以kA為單位，低于耐雷水平的雷電流，雷擊線路時(shí)不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)；每100km線路每年由雷擊引起的跳閘次數(shù)稱為雷擊跳閘率。輸電線路遭受雷擊主要有以下三種情況，分別為：雷擊桿塔塔頂、雷擊避雷線檔距中央和雷繞過避雷線擊于導(dǎo)線。

（1）雷擊桿塔。雷擊桿塔的耐雷水平I1的計(jì)算如式（1）。由式（1）可知，雷擊桿塔時(shí)的耐雷水平與分流系數(shù)β、桿塔等值電感Lgt、桿塔接地電阻Rch、導(dǎo)線掛線點(diǎn)平均高度hd、導(dǎo)地線間的耦合系數(shù)k以及絕緣子串的50%沖擊閃絡(luò)電壓U50%有關(guān)。由此可知，通過降低桿塔接地電阻、增加絕緣子串的絕緣水平或者增加導(dǎo)地線間的耦合系數(shù)均能增加雷擊桿塔的耐雷水平。一般情況下，山區(qū)架空輸電線路均采用雙地線架設(shè)，導(dǎo)地線間的耦合系數(shù)均較高。

（2）雷擊檔距中央。雷擊檔距中央時(shí)，雷擊處地線與導(dǎo)線間的空氣間隙s上的電壓與耦合系數(shù)k、雷電流陡度a以及檔距長度L有關(guān)，計(jì)算如式（2）所示。（2）對于一般檔距的線路，如果檔距中央導(dǎo)地線間的距離s滿足s＝0.012L+1，一般不會(huì)出現(xiàn)擊穿事故，本文不在討論雷擊檔距中央情況。（3）雷繞過避雷線擊于導(dǎo)線雷繞過避雷線擊于導(dǎo)線的耐雷水平I2≈U50%/100，有次可見，其耐雷水平較雷擊桿塔時(shí)小得多。雷繞過避雷線擊于導(dǎo)線主要以繞擊率P作為控制條件，對于山區(qū)，計(jì)算如式（3）。

（3）其中，α為保護(hù)角，h為桿塔高度，桿塔保護(hù)角越小，桿塔高度越低，繞擊率越低。

3山區(qū)線路差異化綜合防雷措施

山區(qū)輸電線路防雷應(yīng)根據(jù)不同的情況采取不同的措施，根據(jù)雷電的特性及桿塔位置的地形地貌確定遭受雷擊的類型，綜合沿線已投運(yùn)線路的運(yùn)行情況，確定雷電易擊段，結(jié)合不同措施的有效性針對性的采取：減小接地電阻、增強(qiáng)線路絕緣、加裝線路避雷器、采用不平衡絕緣方式、減小保護(hù)角、架設(shè)避雷線等措施，增加線路的耐雷水平，減小繞擊率。目前設(shè)計(jì)的山區(qū)線路因其特殊性220kV及以上線路均已架設(shè)雙地線，且保護(hù)角均不大于0º。

（1）減小接地電阻。減小接地電阻是提高耐雷水平防止反擊的有效措施，所有防雷措施都是以桿塔接地電阻為基礎(chǔ)，進(jìn)而提高輸電線路的反擊耐雷水平。對于土壤電阻率較低無腐蝕的山區(qū)，通過延長接地射線，加裝接地模塊，可以有效降低接地電阻，對于鹽堿腐蝕較嚴(yán)重的地段，應(yīng)采用耐腐蝕性的材料或防腐措施，例如，柔性石墨接地、銅覆鋼接地等。

（2）增強(qiáng)線路絕緣。通過加長絕緣子串長或采用高性能的絕緣子，提高輸電線路的絕緣水平，從而提高絕緣子串的50%沖擊閃絡(luò)電壓，達(dá)到提高耐雷水平的目的。根據(jù)規(guī)程規(guī)范要求，全高超過40m有地線的桿塔，高度每增加10m，應(yīng)增加1片高度為146mm的絕緣子；當(dāng)線路全高超過100m時(shí)，絕緣子片數(shù)應(yīng)根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)結(jié)合計(jì)算確定。對于土壤電阻率偏高且降低桿塔接地電阻較為困難的情況下，適當(dāng)采取增強(qiáng)線路絕緣的方式，當(dāng)線路遭受雷擊時(shí)，即使雷電流較大，桿塔電位較高，但是絕緣子串不發(fā)生閃絡(luò)，同樣可以提高線路的耐雷水平，同時(shí)線路的防污性能也相應(yīng)地有所提高。

（3）加裝線路避雷器。在急易發(fā)生雷擊的區(qū)段加裝線路避雷器，根據(jù)避雷器的非線性特性，當(dāng)輸電線路發(fā)生雷擊時(shí)，避雷器上殘壓在絕緣子50%沖擊閃絡(luò)電壓以下，從而保護(hù)絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)。同時(shí)，采用減小接地電阻的保護(hù)措施，使得雷電流可以順利并迅速傳入大地。

（4）采用不平衡絕緣方式。現(xiàn)代高壓及超高壓線路中，同塔雙回架設(shè)的線路越來越多，對雙回線路采用不同的絕緣水平的方式，通過加強(qiáng)其中一回線路的絕緣串的絕緣水平，當(dāng)發(fā)生雷電反擊時(shí)，絕緣水平相對較低的線路先閃絡(luò)，從而將雷電流引入大地，通過犧牲一回線路，確保另一回線路安全可靠運(yùn)行。

4結(jié)語

山區(qū)輸電線路因受山區(qū)地形地貌和地質(zhì)條件的影響，相比平原地區(qū)更易遭受雷擊，結(jié)合桿塔土壤電阻率及所處區(qū)段落雷密集程度，通過采取減小接地電阻、增強(qiáng)線路絕緣、采用不平衡絕緣方式均可增加線路雷擊桿塔的耐雷水平，通過采取減小保護(hù)角的措施，可減小線路繞擊率，通過加裝線路避雷器、架設(shè)避雷線等措施，即可增加線路的耐雷水平，又可減小繞擊率。對于山區(qū)線路應(yīng)綜合考慮所處區(qū)段的自然條件及設(shè)計(jì)因素，采用差異化的防雷措施，考慮其合理性和經(jīng)濟(jì)性，既要控制投資又可達(dá)到最優(yōu)的防雷效果。

作者：梁培松 單位：中國電建集團(tuán)河北省電力勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司