摘要：随着高压电网输电线路数量的不断增加，高压输电线路运行的安全性越来越受到大家的广泛关注。高压输电线路不仅自身结构较为复杂，而且容易受到雷击危害，一旦受到雷击侵袭时，高压输电线路则会出现跳闸及引发火灾，从而影响输电线路正常的运行，严重危及人们的生命财产安全。因此需要做好高压输电线路防雷工作，有效的保障人们的生命财产安全，更好的推动经济的顺利发展。本文对1000kV特高压交流输电线路防雷问题进行研究，以供交流和参考。
关键词：1000kV；特高压；交流输电线路；防雷问题
11000kV特高压交流输电线路雷击的特点
（1）1000kV特高压交流输电线路本身的绝缘性明显，所以避雷线被雷电击中的概率并不高；（2）1000kV特高压交流输电线路的杆塔的高度偏高，绕击现象发生的概率相对较高。正是由于1000kV特高压输电线路在雷击方面的特点显著，为此，有必要对相关成功经验展开进一步的研究与分析，以保证1000kV特高压输电线路防雷设计的科学合理，为特高压输电线路的正常运行提供必要的保障。
2特高压线路绕击分析
由于支撑特高压线路的杆塔一般都比较高，因此其导线上的工作电压幅值也相应比较大。在雷雨天气情况下，并且还伴随有雷云电荷作用，此时特高压线路杆塔顶部、避雷线、以及线路附近的地面凸出物等都会对特高压线路产生向上迎面先导。产生的迎面先导会在很大程度上降低线路的屏蔽性能。其原因可以建立电气几何模型，通过分析导线、避雷线、地面三者之间的击距区域来解释。绕击是造成特高压线路雷击跳闸的主要因素。在研究输电线路屏蔽性能时，一般是通过分析保护角来具体体现。
击距同雷电流幅值有关。对于击距公式而言，由于没有一个统一标准，当前我国使用的公式。如式（1）、（2）所示。
在对1000kV特高压输电线路进行屏蔽性能分析后，很容易发现：1000kV特高压线路的杆塔类型只有四种：M型水平排列、3V型水平排列、M型三角排列、3V型三角排列。详细情况见表1。对表1进行分析可得：在保护角大致相近情况下，M型杆塔要比3V型杆塔绕击闪络率低一些；三角形闪络要比水平闪络低。
3杆塔引雷范围的相关设计
因为特高压架空输电线路使用避雷线，并且其绝缘子串与空气间隙的放电电压十分高，如果雷击塔顶又或者周围避雷线反击时耐雷水平幅值较大，产生概率相对较小，往往不需要使用相关措施对其进行保护。一般说来雷击塔顶和周围避雷线产生反击闪络雷电流和杆塔高度有着非常密切的关系。这是由于杆塔高度过高，雷电流经过杆塔的时候悬挂绝缘子串杆塔横担处形成了杆塔感应电压降分量增大。由于杆塔的高度增加，雷电反击闪络率也会有所增加，站在防止反击闪络的角度来说，自力塔双回塔反击闪络率较差，而拉线V型塔相对较好。
41000kV特高压交流输电线路防雷措施
4.1减小避雷线保护角
避雷线导线的保护角对于输电线路的防绕击耐雷性能有很大影响，特别是山区线路，因存在地面倾角，导线的保护角增大，绕击率增大，因此更要减小避雷线保护角甚至采用负保护角。通过减小保护角来降低绕击率的可行方法，大致可分为以下几种：（1）当保持避雷线的高度不变（即保持杆塔结构高度不变）时，增加绝缘子的片数，从而降低导线的高度，使保护角减小，绕击率减小。（2）在相同的保护角时，降低导线、避雷线的高度，绕击率减小。（3）当保持避雷线和导线的高度不变时，减小其水平侧向距离，使保护角减小，绕击率减小。
4.2综合防雷击闪络的治理措施
在设计阶段宜考虑地形地貌影响，在运行阶段结合运行经验专项治理，加大防雷新技术研究与应用推广。雷电是自然界的一种复杂的自然现象，对其机理与特性仍未能充分认知，相关防范措施仍有待进一步创新。因此，加大防雷新技术研究与应用推广仍是必要的。例如：开展直流线路避雷器应用研究；针对山顶及边坡对架空地线保护角的运行及相关防雷措施研究；利用相间间隔棒减小保护角的研究；接地装置测试与改造研究；线路避雷器等新型辅助防雷设施的安装与运行维护管理研究；开展兼具防冰防雷功能的杆塔塔型研究等。
4.3架设旁路屏蔽线
避雷线、杆塔和大地三者构成输电线路的屏蔽系统，线路发生绕击跳闸事故的部分原因可归结为屏蔽系统的引雷能力不够，因此增强某一屏蔽体的引雷能力，可有效防止绕击跳闸事故的发生。在斜山坡地段架设旁路屏蔽地线是为了增强地面的引雷能力，降低绕击概率。可用电气几何模型作图来近似确定架设旁路地线的位置。
4.4线路避雷器的安装
对特高压送电线路避雷器进行合理的运用，通过对避雷器的使用能够确保杆塔与导线电位差高出避雷器动作电压的情况下有效地规避绝缘子闪络情况的发生。针对雷击跳闸概率较大的特高压送电线路，可以将避雷器安装在其中，通常，线路避雷器的种类有两种：（1）无间隙型避雷器，能够和导线直接进行连接，是电站型避雷器的升级，而且吸收冲击的能量具有较高的可靠性。如果处于正常运行的电压与操作电压条件下不会发生动作，而且避雷器本身不带电，能够有效地规避电气老化问题的发生。（2）带串联间隙型避雷器，借助空气间隙和导线实现连接，但必须在雷电流的作用之下才能够承受工频电压，使用的可靠性相对较高且寿命长。这种类型的避雷器使用较为广泛，不仅具备了间隙隔离的功能，避雷器本身也无须承担系统的运行电压，所以不用对运行电压老化问题予以考虑，最重要的是，避雷器故障不会影响线路运行的效果。
4.5提升线路的绝缘水平
因为线路的绝缘水平降低，可导致雷电发生跳闸的频率增高。因此需要对绝缘配置进行充分调整，采取有效的措施提升特高压输电线路的绝缘能力。特别是相关的线路维护单位或线路维护人员，需要定期对线路进行检查，对于老化的、破损的线路，应该予以及时的更换。同时还需要制定有效的线路更换计划，对于较大范围的供电线路进行定期的线路更换，以此来确保线路的绝缘水平，进而有效的规避电路的雷击发生率。
4.6架设避雷针
（1）塔顶安装可控放电避雷针
在塔顶架设可控放电避雷针，其原理是利用上行雷闪的特点，在需要时避雷针尖端电场足够高而发生畸变，迅速产生放电脉冲，可靠引发上行雷闪放电，从而达到保护对象的目的。塔顶装设避雷针符合传统防雷理论，对于绕击率较大的区域，比如杆塔处（特别是转角耐张塔），塔顶安装避雷针后，杆塔附近的雷将会落在避雷针上，减少了线路遭绕击的概率。可控放电避雷针已在多个省市安装运行，目前运行效果良好。
（2）地线上安装防绕击避雷短针
有关研究认为，由于输电线路杆塔的引雷作用和档距中央的弧垂效应，沿输电线路档距，雷电绕击大致可划分为三个区域，依次为安全、危险和正常区域。危险区约在距离杆塔10～30m的区域，这一区域需要重点防护。在避雷线上加装侧向短针，可有效提高避雷线的引雷作用，将雷击引向避雷线，从而保护导线免受绕击。当地线上所架设侧针的长度大于相应间隙下地线的临界电晕半径时，侧针就能显著提高地线的引雷能力，从而大大降低绕击的概率；针长大于避雷线的临界电晕半径后，针比线更容易产生上行先导，可提前拦截可能发生绕击的弱雷。
4.7不平衡绝缘的合理运用
在当前特高压输电线路中，可以将多条线路架设在同一杆塔上，而最主要的目的就是有效地规避雷击现象的发生，以免遭受不可估量的损失。为此，可以将不平衡绝缘方式引入其中，进而达到减少线路受到雷击跳闸概率，确保输电线路供电的稳定性，与实际需求相适应。而不平衡绝缘的应用目的就是保证杆塔若干线路绝缘体的数量不同，使得遭受雷击情况下输电线路绝缘体闪络发生概率得以下降，不断增强线路防雷的效果，使输电线路可以保持供电。
5结语
绕击是造成1000kV特高压交流输电线路雷击跳闸的主要原因。我国特高压输电线路运行时间较短，缺乏运行数据，因此，做好防雷设计，根据实际线路情况选用多种防雷技术共同防雷，是保证我国特高压输电线路可靠运行的必要条件。
参考文献：
[1]交流特高压系统过电压问题研究[D].刘海波.华北电力大学（北京）2017
[2]基于疏堵结合策略的差异化综合防雷技术研究与应用[D].陈桂阳.华南理工大学2014
[3]交流特高压输电线路电磁环境的仿真计算[D].赵雨.武汉理工大学2014
论文作者:韩剑,王伟,马宝宝
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/16
标签：线路论文; 杆塔论文; 避雷线论文; 避雷器论文; 特高压论文; 防雷论文; 导线论文; 《电力设备》2018年第14期论文;