半波长输电线路的工频暂态过电压

李冬范鑫朱永生张佳佳李浩森

摘要：近年来，半波长输电线路的工频暂态过电压问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了架空输电线路雷击跳闸原因，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面提出了架空输电线路有效防雷对策，望有助于相关工作的实践。

关键词：半波长；输电线路；工频暂态；过电压

1前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，半波长输电线路的工频暂态过电压的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对半波长输电线路的工频暂态过电压的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。

2架空输电线路雷害分析

2.1架空输电线路雷击过电压分类

（1）按照雷电过电压形成的物理过程分类：一种形式是直击雷过电压，也就是雷电直接作用于避雷线、导线或杆塔而引起的架空线路过电压；另一种形式是感应雷过电压，即雷电作用于线路附近大地或物体，由电磁感应在架空线路上产生的过电压。

（2）按照雷击线路部位的不同分类：一种通常称为反击，即雷击到线路避雷线或杆塔时，雷电流通过雷击点的阻抗使该点的对地电位大幅度升高，当雷击点和导线之间的电位差大于线路绝缘冲击放电电压时，导线发生闪络，出现过电压；另一种通常称为绕击，即雷电直接击中没有避雷线的杆塔上的导线，或者绕过避雷线而击中导线，最终导致直接在线路上引起过电压，发生闪络故障。

2.2雷击故障特点

重合成功率较高；山区输电线路故障率高；输电线路雷击跳闸的主要原因是绕击（由于110kV及以上高压输电线路绝缘强度高，感应雷过电压一般不会对其引起闪络，故不进行讨论）。

3架空输电线路雷击跳闸原因分析

3.1极端气象条件频发，雷电活动加强

近几年以来，山东省及烟台市的雷电活动强烈而频繁，有的地区超过40个雷暴日，部分地区雷电次数和强度有增加的趋势，雷雨时经常伴有大风，这是雷击跳闸增加的外因。

3.2部分山区线路保护角取值偏大

在山区，由于山坡地形变化及微地形、气象区的风速、风向等因素容易引起输电线路避雷线保护范围的不定式变化，往往导致屏蔽失效的区域增大。根据近年来输电设备雷击跳闸情况分析，山区线路由于雷电绕击引起的跳闸较多，而保护角取值较大或未随地形进行改进或调整避雷线的保护角是造成屏蔽失效的主要原因。

3.3杆塔接地电阻没有达到设计值或在运行中增大

由于部分地区土壤电阻率较高，部分杆塔接地电阻在施工后并未完全达到设计值，在具体施工过程中一般通过增加降阻剂勉强达到设计值。降阻剂在地下会不断流失、消耗，甚至降阻剂会对接地体造成腐蚀，结果使接地装置地下部分截面减少，接地电阻增大，造成线路雷电反击跳闸的几率增大。

3.4杆塔接地电阻的测试不严格、不规范

不少接地射线长达50米左右，而有的线路维护人员不管杆塔接地装置的尺寸和布置方式，一律采用电流极引线40米、电压极引线20米的测试方式（有的甚至为20米、10米方式），势必导致很大的接地电阻测量误差。

4架空输电线路防雷要求

避雷线要达到保护架空输电线路不受或少受直接雷击；杆塔或避雷线受雷击时不使或少使绝缘发生闪络；当线路绝缘发生闪络时，尽量减少由冲击闪络转变为稳定电弧的概率，不致线路跳闸，从而减少雷击跳闸率；即使线路闪络跳闸也不影响线路供电。

输电线路架设避雷线；输电线路降低杆塔的接地电阻；输电线路架设耦合地线；输电线路加强绝缘；采用不平衡绝缘方式；装设自动重合闸；加装线路避雷器；合理选择线路路径，避开雷电易击区等微地形、气象区。

5架空输电线路有效防雷对策

5.1加大输电线路运行维护工作力度

定期对线路运行进行维护是保证线路抗雷、防雷、提高其健康水平的有效手段。首先，建立健全设备台账、技术资料，健全所辖高压输电线路详细的线路数据库。其次，对线路进行定期及常规巡视，通过检查接地体引下线部分与架空地线接触情况，连接螺栓的紧固情况，接地装置地下接地网的开挖检查，判断接地体的腐蚀情况。对于使用降阻剂杆塔要重点关注，通过开挖认真检查与测试。使用降阻剂杆塔经常存在有接触不良、在运行期间因腐蚀、开焊、盗窃等原因使得接地电阻增大的情况。此时，要及时更换和修补锈蚀严重的接地引下线和接地体，确保地线和接地装置的导通情况良好。最后，对接地网的走向、布置、测试及开挖检查情况进行详细记录，并做好资料的归档整理，以备案再用。同时根据季节变化，做好线路防护区的清障工作，保证线路走廊有足够的安全间隙。

5.2降低杆塔接地电阻

对线路杆塔接地电阻进行普测和维护改造，按《架空输电线路运行规程》要求对110kV及以上线路杆塔全部要定期测试。工作中规范接地电阻的测试方法，测量杆塔接地电阻要注意根据杆塔接地装置的布置方式，合理地布置测量引线，确保测量数据的准确性，对测试阻值不合格的在雷雨季节来临前及时进行改造。降低路杆塔接地阻值一般分几种情况：对山区土壤电阻率较高地区的杆塔一般采取换土、更换接地体、及时补充丢失的接地体、增加铺设射线、沿等高线埋设连续伸长接地体的办法来达到降低接地电阻目的；对新建或者改造的线路杆塔，根据不同的地质、地形选用定型接地模块、灌注导电水泥的方法，确保接地电阻达到设计要求。根据杆塔土壤电阻率的情况尽可能降低杆塔接地电阻。

5.3利用杆塔斜拉线分流

雷电流的上升陡度普遍很高，而输电线路杆塔由于自身的电感较大，当雷电流上升陡度较大时，即使杆塔接地电阻不高，也可能直接引起绝缘闪络，这是高杆塔在防雷电方面的不利因素。针对这一问题，降低塔身电感是一项行之有效的措施。对于220千伏及以上电压等级的高杆塔、易击塔，应装设塔顶拉线进行分流来降低塔顶电位或充分利用已有的杆塔拉线，将其与接地装置并在一起。为了保证分流效果作用，要确保拉线上下两端与接地装置连接良好，以防止雷电反击。

5.4加装耦合地线或者改善接地射线

雷击过程是一个暂态和包含稳态电磁感应的过程。提高耐雷水平可以通过增加杆塔耦合系数、减少电感和减小接地电阻的方法和手段。一般情况下，在相邻的两基杆塔之间设置互连的接地线，形成一个延长接地射线，既能降低接地电阻，又能达到良好的分流作用；通过耦合地线可以改进导线和地线之间的耦合系数，合理改善耦合系数和分流系数，最终降低导地线的电位差，实现提高线路的耐雷水平。

6结语

综上所述，加强对半波长输电线路的工频暂态过电压的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的工频暂态过电压过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献

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