架空线路雷击事故的分析及其防护

维普资讯 http://www.cqvip.com ｌＯ　架空线路雷击事故的分析及其防护　架空线路雷击事故的分析及其防护　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　Ｆａｕｌｔ　ｏｎ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｌｉｎｅ　广东电网公司东莞供电局东莞电力设计院刘梁竞雷　昆　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｒｉｄ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｄｏｎｇｇｕａｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｂｕｒｅａｕ　Ｌｉａｎｇ　Ｊｉｎｌｅｉ　Ｄｏｎｇｇｕａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｌｉｕ　Ｋｕｎ　摘要：架空线路防雷是电力系统防雷工作的一个重点，通过对架空线路雷害事故进行分析，并就各种防雷措施进行　了有益的探讨。　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｏｖｅｒｈｅａｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｉｓ　ａ　ｋｅｙ　ｔｏ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｆａｕｌｔｓ　ｏｆ　ｏｖｅｒｈｅａｄ　ｌｉｎｅ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ａｌｌ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ．　关键词：架空线路雷击过电压防雷　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｏｖ￣ｈｏｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ　Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　ｆａｕｌｔ　Ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ　Ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　中图分类号：ＴＭ８６５　。＾・‘‘－－　－　Ｉ．文献标识码：Ｂ　刖舌　虽然经过长期不懈的努力，电力部门在防雷　保护中积累了丰富的经验。但是，在相当一些架　空输电线路的运行实践中，雷害仍是影响其安全　架空输电线路所经之处大都为旷野或丘陵、　高山，线路长，遭遇雷击的机率较大。架空输电　线路防雷是电力系统防雷工作的一项重要内容。　的重要因素之一。过去一般认为超高压线路天然　地对大气过电压有较强的防护能力，因而内过电　２．我国高压和超高压线路雷害的概况　（上接第９页）　担，中性点对地电压中存在持续的高频振荡分　量。两相重燃时，中性点对地电压依然存在高频　振荡，但此时两相电源和两相电容之间构成回　路，致使电容器极间电压也存在持续高频振荡分　量，且极间过电压水平高于单相重燃的情况。　４．结束语　投入和切除并联电容器组时的电磁暂态过程　非常复杂，本文结合油田电网实际，从理论分析　２．８　７．２　和仿真试验两个方面对其进行了深入细致的研　究，理论推导所得出的结论适用于变电站的并联　１１．６　１６．０　０　补偿装置，仿真计算结果对于实际电网运行和管　ｌ０　２０　３０　４０　５０【ｍｓ】６０　理具有现实指导意义。电力系统中的暂态过程十　（ｃ）中性点对地电压　分迅速，所表现出来的现象尤为复杂，单靠现场　仪表及监测手段有时很难对事件本身做出准确把　握和定性分析，通过采取理论分析与数字仿　结合的办法，可以更加方便快捷地分析系统的动　态特性，为电网的运行管理提供参考和借鉴。　作者简介：　（ｄ）Ａ相电容器冲击电流　图７断路器Ａ　Ｃ相重燃时电容器及中性点过电压曲线　吴磊（１９７５～），男，工程师，硕士，研究方向为电　力系统稳定与控制，现从事电网运行与管理工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com

●专论　表１某省网２００５年架空线雷击跳闸情况　电压等级　线路总长度　线路总条数　雷击线路　线路雷击跳闸次数　重合成功率　雷击跳闸率　（ｋＶ）　（ｋｍ）　（条）　（条）　５００　６４４．４　６　２２０　５５６９．９　ｌ０ｌ　３ｌ　ｌ１０　６４３６．８　２７８　９０　压的危险性已上升至超过了外过电压，但由于现　代电器制造技术的突飞猛进，例ＳＦ　断路器的操作　过电压比老式的空气断路器大幅地降低，因此线　路的绝缘水平也就没必要提得太高，所以雷击过　电压并未如想象中的退居二位而仍可能是超高压　线路的主要危害。例如，华中地区的５００ｋＶ线　路，在１９８２～１９９１年中发生８次雷击跳闸，占全部　故障跳闸的５０％，其中有４次重合闸成功，４次造　成线路停电事故。又如，华北地区５００ｋＶ大房二　回线两年中雷击跳闸４次，５００ｋＶ￣，大线雷击跳闸　１次。表１为南方某省截至２００５年６月底的不完全统　计…，架空线路雷击跳闸情况统计表，就该省而　论，５００ｋＶ线路在防雷方面是令人满意的，而　２２０ｋＶ￣１１ｌ１０ｋＶ线路雷害事故率随额定电压降低而　明显升高。其次，虽然总的年平均雷击跳闸率不　高，但故障相对集中于少数易遭雷击的线路上，　对个别线路而言，跳闸率还是比较高的。　概括地说，国内５００ｋＶ线路的雷害事故在地区　分布上呈明显不平衡状态，对一些地区而言已成为　仅次于污闪的第二位影响安全的因素。对于相当一　批３５ｋＶ－２２０ｋＶ架空输电线路来说，雷害仍是影响　其运行安全稳定的主要因素。因此，完全有必要研　究并采取一些架空输电线路的防雷措施。　３．架空线路遭雷击原因及防雷指标　３．１线路遭雷击原因　一般来说，遭受雷击概率最大的是杆塔地网　接地电阻过高及避雷线保护角过大的线路。现将　雷击事故主要原因分析如下：　１）安全技术措施严重不足。相当部分配电线　路设备未能按设计规范要求装设相应的防雷装　置；同时还有部分ｌＯｋＶ￣电线路设备的设计未考　虑防雷的安全技术措施或未根据地区特点采取相　应的防雷安全技术措施，甚至部分避雷器仍为阀　式避雷器。　２）杆塔存在隐患。某些主网线路中水泥杆通　过内部钢筋接地，一旦雷电流通过杆内部钢筋，　（次）　（％）　次・（１ＯＯｋｍ．ａ．４０雷日ｙ　０　３９　８２　０．３５　１１２　８２．６　０．８７　即容易引起水泥杆爆裂，尤其是那些运行后表面　有裂纹风化严重的水泥杆，是目前防雷存在的严　重隐患之一。　３）架空地线存在的问题。某些线路保护角偏　大易遭绕击。比如在湖北某些多雷区，就不满足　规程规定的２２０ｋＶ输电线路双避雷线保护角不大　于２０。的防雷要求　。　４）多雷区使用普通型合成绝缘子的问题还比　较突出。目前，很多地方在绝缘子的使用选型　上，还主要考虑合成绝缘子维护和检测工作量极　小，因此主网线路在多雷区仍很多采用普通型合　成绝缘子。由于合成绝缘子两端均压环短接了部　分空气间隙，使其耐雷水平比同样安装高度的瓷　绝缘子偏低。根据规程要求，在雷击多发区域，　不宜使用合成绝缘子。　５）某些配电网绝缘导线本身存在弊端。近几　年的城网改造，城镇１０ｋＶ配电线路基本上都换成　了架空绝缘导线，防雷措施有缺陷，致使在一个　雷电日中有多条馈线断路器跳闸的现象并发生了　多起雷击绝缘线断线事故。其主要原因是，以前　采用裸导线，线路上加装避雷器比较方便，在容　易遭雷击的地方加装了避雷器；而采用绝缘线　后，除了在配电变压器和联络断路器两侧隔离开　关处装了避雷器外其他部位因绝缘导线无裸露部　分，不剥离绝缘层无法安装避雷器，导致线路防　雷能力下降。　３．２防雷指标　输电线路防雷性能的优劣，在工程上主要用　耐雷水平和雷击跳闸率这两个指标来衡量。　耐雷水平是指线路遭受雷击时所能耐受的不　致引起绝缘闪络的最大雷电流幅值，它是表征线　路耐雷性能的一个基本参数。　为保证输电线路运行安全，当线路经过一般　土壤电阻率地区时，装设地线的５００ｋＶ线路耐雷　水平一般不低于１２５ｋＡ～ｌ７５ｋＡ，大跨越档的耐雷　水平只规定雷击档的情况，大跨越档和　发电厂、变电所进线保护段耐雷水平不低于　维普资讯 http://www.cqvip.com

１２　架空线路雷击事故的分析及其防护　表２　１１０ｋｖ～５００ｋＶ线路耐雷水平与杆塔接地电阻的关系　系统标称电压　接地电阻　耐雷水平　Ｐ１　相对危　（ｋＶ）　（Ｑ）　（ｋＡ）　（％）　险因数　７　６３．４　１９．０　１．Ｏ　１５　４０．７　３４．５　１．８　１１Ｏ　３０　２４－３　５２．９　３．５　５０　１２．８　６６．１　３．５　７　ｌ１Ｏ．２　５．６　１．Ｏ　１５　７５．７　１３．８　２．５　２２０　３Ｏ　４７．７　２８．７　５　１　５０　３２．Ｏ　４３．３　７　７　７　１７６．７　１．Ｏ　１．Ｏ　１５　１２５．４　３．８　３．９　５００　３０　８１．２　１１．９　１２．１　５０　５５．２　２３．６　２４．１　１７５ｋＡ。　雷击跳闸率是指折算到年雷电日数为４０的标　准条件下，每１００ｋｍ线路每年因雷击引起的线路　跳闸次数，雷击跳闸率是衡量线路防雷性能的综　合性指标（为了表征雷电活动频度，采用年平均　雷暴日作为计量单位。一天内只有听到一次雷　声，就记为一个雷暴日。由于各年变化较大，所　以要采用多年平均值）。　４．架空线路的防雷措施　纵观国内外多年运行经验，行之有效的线路　防雷措施有很多。其中一些是重要的基本措施，　另一些则是应根据线路具体情况考虑是否采取的　补充措施。下面就介绍三种有效的防雷措施。　４．１架设避雷线　架设避雷线是高压输电线路防雷保护的最基　本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷　直击导线，同时还具有分流作用以减小流经杆塔　的雷电流，降低塔顶电位；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。通常来说，线路电压愈高，采用避　雷线的效果愈好，而且避雷线在线路造价中所占　的比重也愈低。　规程规定，２２０ｋＶ及以上电压等级的输电线　路应全线架设避雷线，１１０ｋＶ线路一般也应全线　架设避雷线。同时，为了提高避雷线对导线的屏　蔽效果，减小绕击率，避雷线对边导线的保护角　应做得小一些，一般采用２０。～３０。。２２０ｋＶ及　３３０ｋＶ双避雷线线路应做到２０。左右；５００ｋＶ及以　上的超高压、特高压线路都架设双避雷线，保护　角在ｌ５。及以下。山区宜采用较小的保护角。杆塔　上两根地线间的距离，不应超过导线与地线间垂　直距离的５倍。　４．２降低杆塔接地电阻　为了提高输电线路的耐雷水平，每一杆塔一　般都应敷设接地装置，并与地线牢靠连接，以使　击中地线或塔顶的雷电流通过较低的接地电阻泄　地。另外，每一杆塔均具有接地装置也是电　气设备安全保护的最基本要求。降低杆塔冲击接　地电阻是提高线路耐雷水平和降低雷击跳闸率最　有效也是最经济的方法。　表２为ｌ　１０ｋＶ～５００ｋＶ线路耐雷水平与杆塔接　地电阻的关系。从表中相对危险因数可以看出电　压等级越高，降低杆塔接地电阻的作用将变得更　加重要”　。　４．３架设耦合地线　在降低杆塔接地电阻有困难时，可采用架设　耦合地线的措施，即在导线下方再架设一条地　线。它的作用主要有两个方面：一是加强避雷线　与导线间的耦合，使线路绝缘上的过电压降低；　二是增加了对雷电流的分流作用。运行经验表　明，耦合地线对减小雷击跳闸率的效果是显著　的，尤其在山区的输电线路其效果更为明显。　除此外，还有很多其他措施，比如：配网可采　用中性点非有效接地方式运行；加强线路绝缘；装　设自动重合闸装置以及安装线路避雷器等等。　５．结束语　输电线路防雷设计的目的是提高线路的防雷　性能，降低线路的雷击跳闸率。在确定线路防雷　的方式时，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，采取合理的措施。　参考文献：　［１］李明贵　广西架空输电线路防雷现状及对策［Ｊ］．广　西电力，２００６，２：１５－１７，５９．　［２］汪涛．湖北电网防雷状况调研报告【Ｒ］．武汉：湖北　省电力试验研究院，２００４　【３】杜澍春．高压输电线路防雷保护的若干问题［Ｊ】．电　力设备，２００１，２（１）：４０－４４．　作者简介：　梁竞雷（１９７８一），男，电气助理工程师，工学学士，　主要从事线路运行管理