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
一、雷电对于输电线路的危害
1.架空的输电线路遭受直接雷击、或间接雷击线路靠近时，导线中会因为电磁感应出现过电压现象，也就是大气过电压。产生的电压往往要高出线路中相电压的两倍以上，这使线路的绝缘可能遭受破坏进而引起事故。发生雷击现象不但会危害输电线路安全，雷电也会沿导线快速传导至变电站设备，如变电站的内部防雷措施缺失或者不完善，会发生站内电气设备受到严重破坏情况。
2.对电网安全造成损害最大的2种雷击为反击雷和绕击雷。这里的反击雷主要指雷电击在杆塔的塔顶，雷电流会沿杆塔的塔身下泄，一直通过杆塔接地电阻传导到大地去。雷击的电流会在杆塔阻抗和接地电阻上发生电压降，出现的电压降会导致原来处于零电位的杆塔塔顶的电压升高，假如这个电压升高到比导线中的运行的电压还要高，并且高于绝缘子串的冲击放电电压，就会导致绝缘子串闪络放电现象，从而引起线路的开关出现跳闸。绕击雷则指的是雷电电击绕过架空地线保护，导线被直接击中，引起的线路开关跳闸，一般绕击雷大多数发生于大跨越档及线路区域空旷的地区。
3.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。
二、输电线路差异化防雷设计与应用
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. 减小避雷线保护角
适当的减小避雷线的保护角，可提高避雷线对于导线的屏蔽性能，减小导线受绕击的概率，进而有效降低输电线路绕击跳闸率。减小避雷线保护角的方法大致可以分为以下几种：
1)保持避雷线和导线的高度不变，减小它们之间的水平侧向距离，使保护角减小。
2)保持避雷线高度不变（即保持杆塔结构高度不变），通过增加绝缘子片数，降低导线挂线点高度来减小保护角，同时也增加了绝缘子串的长度，提高了绝缘子串的耐受电压。
3）保持导线高度不变，通过增加避雷线的高度（即增加杆塔结构高度）来减小保护角。减小保护角是国内外公认的降低输电线路绕击跳闸率的最直接有效的措施，实际运行经验也表明小保护角的输电线路绕击跳闸率要低一些。日本在1000kV特高压架空输电线路上采用了负保护角技术。目前在我国，减小避雷线保护角这项技术也正在被多个线路运行单位应用于老线路防雷改造和新建线路防雷设计中。
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。
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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。
结束语
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
[1]彭向阳，王锐，周华敏，毛先胤.基于不平衡绝缘的同塔多回输电线路差异化防雷技术及应用[J].广东电力，2016.
[2]连晓新.架空输电线路差异化防雷技术研究[D].华北电力大学，2017.
[3]崔征.北京地区输电线路差异化防雷技术应用研究[D].华北电力大学，2017.
论文作者:齐百乐
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/20
标签：避雷线论文; 线路论文; 绝缘子论文; 杆塔论文; 导线论文; 过电压论文; 防雷论文; 《建筑学研究前沿》2018年第14期论文;