关于电网输电线路防雷措施的分析研究
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇关于电网输电线路防雷措施的分析研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：随着电力系统的发展，雷击引起的输电线路跳闸故障也日益增多，不仅影响设备的正常运行，而且极大地影响了日常的生产、生活。本文主要对输电线路防雷措施进行了探讨分析，可供大家参考。
关键词：输电线路;雷击分析;防雷措施
中图分类号：U665.12文献标识码：A 文章编号：
随着电力系统的发展，雷击输电线路而引起的事故也日益增多。这给社会带来巨大的经济损失。因此，寻求更有效的线路防雷保护措施，一直是电力工作者关注的课题。从分析输电线路雷击跳闸事故的经验和有关研究人手，提出改善和降低雷击跳闸率的防范措施。
雷害事故在现代电力系统的跳闸停电事故中占有很大的比重。特别是伴随着科学技术的发展，开关和二次保护的产生，电力系统内部过电压的降低及其导致的事故的减少，雷击引起的线路跳闸事故占据日益主要的地位，不仅影响线路、设备的正常运行，而且极大地影响了日常的生产、生活。线路的雷击事故在电力系统总的雷电事故中占有很大的比重。据统计，因雷击线路造成的跳闸事故占电网总事故的60%以上。输电线路防雷保护的目的就是尽可能减少线路雷害事故的次数和损失。
2、电网输电线路雷击的分析
输电线路上出现的雷电过电压主要有两种，即为直击雷过电压和感应雷过电压。前者由雷击线路引起，后者由雷击线路附近地面而产生电磁感应引起。
2.1直击雷
输电线路未架设避雷线的情况下，雷击线路的部位只有两个，一是雷击导线、绝缘子，二是雷击杆塔顶。
其中Z0为雷电通道的波阻抗，Z/2为雷击点两边导线的并联波阻抗。雷击导线过电压与雷电流的大小成正比。如果此电压超过线路绝缘的耐受电压，则将发生冲击闪络。
有避雷线时直击雷过电压，雷直击于带避雷线的线路有三种情况，即雷击杆塔顶部，雷击避雷线档距中央和雷击导线（即绕击）。
图2 带避雷线线路遭受雷直击的三种情况
2.2 感应雷
输电线路感应雷过电压，当雷击线路附近的大地时，由于电磁感应，在导线上将产生感应过电压。感应过电压的形成如图3所示，hd为导线高度（m），S为雷击点离导线的距离（m）。
图3 感应过电压形成示意图
3、输电线路雷击跳闸率的简单计算
现在的110KV及以上的输电线路都装设有避雷线，对导线形成了一定的保护，下面简单介绍一下线路的雷击跳闸率的计算。
（1）雷击杆塔时的跳闸率
每100km线路每年（90个雷暴日）遭受雷击的次数N为
N=[（b+4h）/1000]×100×T×γ=0.63(b+4h) 次/100km·年（1—1）
其中，T＝90（雷暴日），＝0.07次/平方公里雷暴日，h为避雷线平均高度。
设n1为N次雷击中，击中杆塔的塔顶引起跳闸的次数，则
n1=NgP1η(1—2)
其中，g为击杆率，见表1－1；P1为雷电流幅值超过雷击杆塔耐雷水平的概率，η为建弧率，η=4.5E0.75-14(%)
避雷线根数
(2)雷绕击导线时的跳闸率
设n2为线路绕击跳闸率，则n2=NP2Paη（1—3）
其中，N 、P2、η的意义同前式；Pa为绕击率
（3）线路跳闸率
设n为线路跳闸率，根据以上分析，忽略雷击避雷线档距中央引起的跳闸率时，线路的总跳闸率为雷击杆塔跳闸率n1与绕击跳闸率n2之和，即
n=n1+n2=N(gP1+P2Pa) η （1—4）
4、电网输电线路的防雷措施
输电线路防雷设计的目的是提高线路的耐雷性，降低线路的雷击跳闸率。在确定线路防雷方式时，应综合考虑系统的运行方式，线路的电压等级和重要程度、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特点、土壤电阻率的高低等自然条件，参考当地原有线路的运行经验，根据技术经济比较的结果，采取合理的保护措施。
纵观国内外多年运行经验，行之有效的线路防类措施列举入下。其中一些是重要的基本措施，另一些是根据线路具体情况考虑是否采取的补充措施。
4．1 架设避雷线
这是超高压线路防雷的基本措施，其主要作用是防止直接雷击导线，产生危及绝缘的过电压。装设避雷线后，雷电流即沿避雷线经接地引下线进入大地，从而可保证线路的安全供电。根据接地引下线接地电阻的大小，在杆塔顶部造成不同的电位；同时雷电波在避雷线中传波时，又会与线路导线耦合而感应出一个行波，但这行波及杆顶电位作用到线路绝缘的过电压幅值都比雷电波直击档中导线时产生的过电压幅值小的多。110kV及以上电压等级的线路一般都应全线架设避雷线。避雷线的保护角大多取 1015。
4.2 装设接地装置和降低杆塔接地电阻
装设接地装置是防止架空输电线路雷害事故的有效措施之一。接地装置由接地体和接地线组成。接地体指埋入地中直接与大地接触的金属体。接地线指电力设备与接地体连接的金属体。
对于一般高度的杆塔，降低杆塔冲击接地电阻是提高线路耐雷水平降低雷击跳闸率的有效措施。在土壤电阻率低的地区，应充分利用铁塔、钢筋混凝土的自然接地电阻，在高土壤电阻率的地区，用一般方法难于降低接地电阻时，可以采用多根放射形接地体，或连续伸长接地体；或者采用有效的接地降阻剂降低接地电阻值。
4.3 架设耦合地线
在雷电流活动频繁或经常遭受雷击的地段，可在导线下方另架1～2条逐基接地的架空地线（镀锌钢绞线），通称为耦合地线，以改善耦合系数。耦合地线与避雷线一样，具有分流和耦合作用，可分流杆塔雷电流12%～22%，降低绝缘子串上承受的过电压、减少和防止线路绝缘子的闪络。运行经验表明，耦合地线对降低线路雷击跳闸的效果显著，约可降低50%左右。但需注意，在大弧垂时，档距中央偶合地线与导线间的距离不小于表1～2所规定的数值。
表1～2 耦合地线与导线间的最小距离
4.4 采用消弧线圈接地方式
在雷电活动强烈时，接地电阻又难于降低的地区，对于110kV及以下电压等级的电网可考虑采用系统中性点不接地或经消弧线圈接地方式。这样可使大多数雷击单相闪络接地故障被消弧线圈消除，不至于发展成为持续共频电弧。而当雷击引起二相或者三相闪络故障时，第一相闪络并不会造成跳闸，先闪络的导线相当于一根避雷线，增加了分流和对未闪络相的耦合作用，使未闪络相绝缘上的电压下降，从而提高了线路的耐雷水平。我国的消弧线圈接地方式运行效果良好，雷击跳闸率大约可以降低1/3左右。
4.5 加强绝缘
为了提高线路的耐雷水平，对个别经常遭受雷击的杆塔可增加1～2片绝缘子。根据规程（SDJ7—79）规定，全程高度超过40m 的有避雷线杆塔，每增高10m应增加一片绝缘子。另外，根据运行经验，对有避雷线的杆塔（包括耦合地线）应逐基接地，接地装置的接地电阻在雷季干燥时，有避雷线的工频接地电阻不宜超过表1～3的数值。
表1～3 有避雷线架空电力线路杆塔的工频接地电阻
4.6 增装线路杆塔上氧化锌避雷器
为了减少输电线路的雷电事故，提高供电可靠性，利用复合氧化锌避雷器来降低输电线路雷击跳闸事故率，将复合氧化锌避雷器安装到线路雷电活动强烈或者土壤电阻率和高、降低杆塔接地电阻有困难的线路，以提高线路的耐雷水平。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。线路避雷器安装时应注意：(1)选择多雷区且
易遭雷击的输电线路杆塔，最好在两侧相临杆塔上同时安装；(2)垂直排列的线路可只装上下2相；(3)安装时尽量不使避雷器受力，并注意保持足够的安全距离；(4)避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不小于25mm2，尽量减小接地电阻的影响。
5、跳闸后迅速恢复供电减小损失
防输电线路停电，就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。采取的措施是装设自动重合闸、双回路线路采用不平衡绝缘方式等。
4.1 装设自动重合闸。在一定的运行条件下，线路雷击跳闸是不可避免的，但应限制在一定范围内。重合闸装置是作为线路防雷的一项重要措施，提高重合闸装置动作的可靠性，可有效地保证雷击跳闸后的供电可靠性。
4.2 双回线路雷击同时跳闸次数约占总雷击跳闸次数的70％，为此应尽量减小雷电反击造成的同塔双回线路同时跳闸率(雷电绕击因雷电流较小，一般不会造成双回线路同时跳闸)，可在原有同塔双回线路杆塔上采用不平衡绝缘方式，即在其中一回线路中增加2片绝缘子，来提高该回线路的耐雷水平，而另一回线路保持原有绝缘水平不变。这样，雷击杆塔时弱绝缘的一回线路先闪络，闪络后的导线又相当于地线，增加了对强绝缘回路导线的耦合作用，进一步提高强绝缘回路的耐雷水平，使其不跳闸，保证线路的连续供电，提高双回线路的供电可靠性。
6、结束语
输电线路常规的防雷保护措施仅能部分的减少线路雷击跳闸次数，为大幅度降低或消除线路雷害事故，必须采取更有效的新措施。线路遭受雷击既然是不可预测，不可避免的，那么我们应顺其自然，以疏导为主，对于输电线路的特殊区域，应满足设计规程所要求的接地电阻和耐雷水平，必要时要进行校验，以便选择适当的保护措施。