输电线路绕击防护的新措施

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【摘要】近年来，雷电一直是输电线路安全的重要影响因素。由于雷电的来临不规律和防雷技术的复杂性，导致输电线路的防雷仍旧存在重大的问题。本文从输电线路的绕击防护新措施展开探讨，阐述如何绕击防护雷电的新方向，如何实施更加有效的措施实现雷电的绕击防护，对此有如下的总结建议。

【关键词】绕击防护，方法措施，输电线路

中图分类号： TM621 文献标识码： A

前言

由于输电线路的距离较长，在很多复杂的地理环境和气候因素下，又终年暴露于现实的环境中，因此极易受到周围环境的影响，尤其是雷电的袭击，这对输电线路造成极大的弊端。现在新技术的产生，输电线路的绕击防护，为防雷措施带来新的生机，可以更加有效的防止雷电的袭击。我们就绕击防护有了以下的探讨。

二、输电线路绕击分析

架空输电线路由导线、避雷线、杆塔、绝缘子串和金具等主要元件组成。导线用来传导电流，输送电能；避雷线是把雷电流引入大地，以保护线路绝缘免遭大气过电压的破坏；杆塔用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线间，导线与避雷线间，导线和杆塔间，导线和避雷线间，以及导线和大地、公路、 铁轨 、水面 、 通信线等被跨越物之间，保持一定的安全距离；绝缘子用来使导线和杆塔之间保持绝缘状态；金具是用来连接导线或避雷线，将导线固定在绝缘子上，以及将绝缘子固定在杆塔上的金属元件。

绕击雷过电压由于不考虑避雷线和输电线间的耦合作用以及杆塔接地的影响，在雷电击中塔顶的先导放电阶段，导线、避雷线和杆塔上都会感应出带异性电的束缚电荷。在主放电阶段，先导通道中的负电荷与杆塔、避雷线及大地中的正电荷迅速复合，形成雷电冲击电流。此时，一方面负极性的雷电冲击波沿着杆塔向下和沿避雷线向两侧传播，使塔顶电位不断升高，并通过电磁耦合使导线电位发生变化.另一方面由塔顶向雷云迅速发展的正极性雷电波，引起空间电磁场的迅速变化，又使输电线上出现正极性的感应雷电波。作用在线路绝缘子串上的电压为横担高度处杆塔电位与导线电位之差。这一电压一旦超过绝缘子串的冲击放电电压，反击就会发生。

三、输电线路更易遭受绕击原理

1.运行经验表明, 对于500 kV 线路, 跳闸主要不是雷击杆塔时引起的反击, 而大部分是绕击造成的。尤其是运行在山区,与平原地区相比,发生绕击的概率更高于反击。

由平原地区的500kV线路杆塔保护有小于20米杆高小于50m均能得到可靠保护；最大绕击雷电流幅值远小于绕击耐雷水平24.5kA, 因此很难发生绕击跳闸事故。平原地区雷电先导头部由于投有地形高差的影响,也很难形成侧面雷击,雷电先导基本上已被架有双避雷线的杆塔大面积的屏蔽区域控制,国此平原地区可能发生绕击的雷电先导对导线的最终阶跃已经低到难以形成对杆塔的侧击,屏蔽效果满意。即使有部分雷电先导接近杆塔高度,由于雷电流幅值远小于杆塔耐雷水平,因此只能使绝缘子串部分闪络而不会发生线路跳闸事故。

考虑山区地形、地质、气象等特殊条件影响, 屏蔽失效会大失增加,因此解决山区500kV超高压输电线路屏蔽失效是防雷面临的当务之急。

2.用电气几何模型法分析绕击，超高压线路绝缘水平很高，雷电击中避雷线或塔顶发生反击闪络的可能性较低；超高压高塔高达60～100m，绕击的可能性更大。前苏联特高压线路的运行经验表明，雷击跳闸是线路跳闸的主要原因。在1985～1994 年10 年期间，雷击跳闸高达16次，占总跳闸次数的84%。而雷击跳闸的主要原因是雷直接绕击于导线，主要原因是地线保护角 过大.我国超高压工程的导、地线之间的水平偏移按1m考虑。

四、防绕击避雷针设计要点

根据绕击特点,防止绕击应考虑:

1.对设计耐雷水平远高于本地区雷电活动强度的接地体,可在高空拦截雷电先导,不使其进入接地体绕击区。

2.对既要防止反击,又要防止绕击的接地体,应降低雷电先导对接地体闪击的定位高度,使接地体不发出易使雷电先导定位高度较高的“定位迎面先导”。同时应在接地体侧面安装接闪装置,如在高接地体或线路杆塔侧面安装具有防绕击功能的“全屏蔽防雷装置”,作为对已进入接地体侧面屏蔽失效区的雷电先导可靠接闪的有效防绕击措施。

五、输电线路雷电绕击防护性能的重要性

我国目前大部分地区使用的输电线路都在500kw以下，其跳闸原因还是以雷电闪络为主，处于自然条件的约束之下。有关数据表明：约十年前，由于雷电闪击致使输电线路跳闸的事件占总电路跳闸事件的35.12%。当然，这些都与当前的输电线路的运行状态存在很大关系。然而，从国内数十年收集的输电线路跳闸的有关事件表明：在输电线路的电压高于500kw时，其跳闸故障的的主要原因不是雷电绕击电塔时产生的反击而是因为雷电环绕之后击中的电塔所致。这将与我们学术界公认的规程法和击距法产生悖逆。于是我们可以通过对特/高压输电线路雷电绕击的防护性能进行分析，对超/高电压输电线路的跳闸问题进行处理，使其防雷性能更好更完善。

六、架空输电线路的雷电绕击防护措施

1.尽量使导线不受雷击；雷击最好不要跳闸，这是架空导线防雷的根本目的。电网中的事故以雷击跳闸比重较大，尤其在山区的输电线路，其故障基本由雷击跳闸引起；雷击之后尽量使绝缘不闪络；闪络之后尽量不建立稳定的工频电弧；工频电弧建立之后尽量不跳闸。 2.架设避雷线是雷电绕击防护的最基本和最有效的措施。避雷线主要作用是防止雷直击导线，同时还具有以下作用：分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位；通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压；对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。3.降低杆塔接地电阻输电线路受到雷击如果不能及时泄流就会造成线路跳闸停电事故，而输电线路杆塔接地装置是雷电流泄流的主要方式。所以输电线路杆塔接地对电力系统的安全稳定运行至关重要，降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平减少线路雷击跳闸率的主要措施。 杆塔接地电阻是影响塔顶电位的重要参数,对于一般高度的杆塔,当杆塔型号、尺寸与绝缘子型号和数量确定后，降低杆塔接地电阻对提高架空送电线路耐雷水平、减少反击概率是非常有效的。当杆塔型式、尺寸和绝缘子型式、数量确定后，影响线路反击耐雷水平的主要因素则是杆塔接地电阻的阻值。4.建立电塔的雷电绕击的模型

在大自然中，雷电的产生是自上而下的，也可以看成是垂直的情况出现，随着雷电的出现，地面的电场势能会越来越高。但是，因为电塔有避雷针的屏蔽作用，导线的势能表现状态不明显。一般情况下，只有输电线路在大于500kw的情况下，才存在其意义，达到绕行的价值。当数据产生之后，设定一定的参数，再利用计算机专业中的VC++自编译程序设计计算出雷电绕击的关系数据。首先，输入输电线路的电塔结构的参数，电塔的高度，导线的长度，雷电射击的径向距离，以及利用公式计算出来的电压值U，公式也可以插入程序之中，作为计算性语句存在。然后进行给出参数中的导线长度，计算出导线头部的电势，再计算其电势在避雷线、塔底产生的感应电势，这一步为循环语句，其条件为最后一步的BOOL型判断性语句。最后以BOOL语句作为主体，条件设定为：是否最后电场的电势发生跃变。

结束语

总而言之，我国的雷电防护技术已经有了显而易见的发展和进步。但是防雷新技术的应用还需要加大，绕击防护措施的优势和缺陷也需要进一步的总结，及时的采取相应的措施应对。相信，输电线路的防雷绕击防护措施会在学者的研究下更加的完善，相信我国的防雷技术会日臻成熟。

参考文献:

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