超高压输电线路雷电绕击及防雷分析

李路白健陈功

摘要：影响超高压输电线路的输电率的因素有很多，地形地貌、输电线高度、尺寸都会影响其输电率，我们目前研究发现，雷电是其关键因素。根据统计，在雷电天气中，超高压输电线路发生故障的概率占45%~65%，已经对居民的生活及产业的生产造成了一定影响。而随着电压等级的增加，超高压输电线路的跳闸率也会上升。雷电发生时，雷电绕击是造成超高压输电线路发生故障的重要原因之一。本篇论文中，我们将具体分析超高压输电线路的故障，对超高压输电线路进行研究，并且从雷电方面讲述超高压输电线路的保护措施，提高其安全性和稳定性。

关键词：超高压输电线路雷电绕击防雷

1.事例分析

1.1事故情况

2011年6月13日，在某地的雷雨天气中，某地电网跳闸重合成功，我们测得一系列数据，在当日15∶45-15∶55，某线路周围一共测得15个落雷点，得出落雷数据，我们根据落雷的地点结合当地地势绘制了雷电分布图，经当地实时调查，我们发现线路某段杆塔附近有将要发生故障的趋势。

1.2数据计算

当前在超高压输电线路绕击问题中，我们常用电气几何模型进行分析。传统的电气几何模型相对理想化，并没有考虑其他因素对于模型中所需数据的影响。研究发现，如果超高压线路杆塔高度较高，则先导对于地面、避雷针和电线的击距是不相同的。随着雷电的强度增大，先导对于上述所说的三种物体击距都会呈不同程度的增大。在对模型数据进行处理时，杆塔高度、保护角、山坡倾角都是影响临界击距的主要因素，其中，杆塔高度与临界击角呈正相关，杆塔越高，临界击角越大；保护角和山坡倾角与临界击距呈负相关，保护角和山坡倾角越大，临界击距越小。关于临界电流，我们采用国际推荐的临界电流公式进行计算，由此算出当临界电流大于59.78kA时，雷电将不会发生绕击。除此之外，我们还验证了杆塔的耐雷水平，结合当地测得数据，得出：当电流大于117.36kA时，雷电会发生反击。

1.3故障分析

根据分析选定杆塔的相关数据，计算出当雷电电流在17.4~59.7kA时，雷电会发生绕击，当雷电电流大于117.36时雷电会发生反击。根据当地雷电调查显示，在#15-#17塔之间，落雷电较多，相对密度较大，共有3个落雷电满足发生雷电绕击的条件，但没有满足反击条件。发生故障的塔杆电阻小，所在地点相对地势较高，斜度较大，具备相应的雷电绕击特征，故因此得出，选定杆塔的故障是因为雷电绕击引起的。

2.防雷措施

（1）注意设备维护。雷电发生时，所产生的电流是主要的破坏因素，由于塔杆高度较高，雷电所产生的电流更具有危害性，各种高空架空线都能引入雷电，破坏超高压输电线路的设备。所以在日常工作中，我们应该严加防范，定期检查雷击发生的部位，观察是否有暴露、损坏的部位，以便及时修补。

（2）架设避雷线。要确保超高压输电线路的安全使用，要安装避雷线，引导雷电向避雷线放电，通过塔杆和接地装置将雷电所释放的电流引入大地，以保护线路设施，避免超高压输电线路遭受雷击。但是在使用避雷线的同时，我们也要对避雷线进行保护，确保安全性。

（3）减小保护角。根据电气几何模型，我们发现线路的保护角越小，雷电天气所发生的绕击事故就越小，所以减小保护角可以有效的防止雷电绕击。但是减小保护角只能用于新开设的超高压输电线路中，而对于旧的输电线路，将线路保护角减小几乎是不可行的，采取这种方法会耗费大量的人力及财力，所以减小保护角这一举措还需要进一步研究，其采纳性并不高。

（4）降低接地电阻。降低接地电阻可以有效地阻止电路反击，减少雷电天气事故的发生。相比于减少保护角，降低接地电阻更容易实施，方法也更为简单快捷。降低接地电阻的方法有很多，例如可以增大接地网面积，接地网面积与接地电阻成反比，当接地网面积增大，接地电阻就可以有效减小；还可以人工的改善电阻率，在高电阻率地区，人工的将电阻率减小，可以间接地减少接地电阻；我们更可以利用设施中的钢筋等金属，有效的减少接地电阻。

（5）加强线路绝缘水平。加强线路绝缘水平可以有效的阻止雷电电流，增强了线路的耐雷电水平，防止电流对设备的危害。但是在实际的输电线路中。将这一方法全面实施还需要进一步的探究和探讨，应用到实际生活中去，还是具有一定难度的。

（6）安装保护间隙。保护间隙可以有效的保护线路，它具有结构简单、安全可靠、方便运行且维护量小等优点。将保护间隙安装到超高压输电线路中，可以在线路中形成绝缘体，保护线路在雷电天气受电流的打击而造成绕击，减少了事故的发生。

（7）架设耦合地线。架设耦合地线是超高压输电线路防雷的基本措施之一，在受雷电打击严重的线路中，杆塔接地电阻并不足以保护线路，而改善接地电阻也有一定的困难，这时我们应该架设耦合地线。耦合地线可以起到分流作用，从而减低了电压，减少了雷电的绕击次数。但是架设耦合地线的过程十分繁琐，在架设之前，我们需要反复测量塔杆高度、架设耦合地线所需距离等，而且实施起来相对复杂，受到各方面条件的制约，增加了工作负担。架设的过程中可能还会砍伐树木，破坏了环境。

（8）安装避雷针。防绕击避雷针是一种结构特殊的避雷结构，在超高压线路上进行安装可防止雷电绕击而引起事故发生。该项技术结构先进、性能稳定、运行快速安全、安装方便并且使用寿命长，减少了雷电天气的跳闸现象，对超高压线路的安全运行有了很大的保障。无论从经济角度，还是从产品的实用性，防绕击避雷针都有一定的可行性。

结束语：

超高压输电线路的安全运行是十分重要的，它既保证了居民正常的生活，也维持了产业的正常发展。杆塔高度、保护角、山坡倾角都影响临界击距的主要因素，而对于临界电流，采用了临界电流公式，计算出了临界电流值，判断了电路发生故障的主要原因。除此之外，我们还分析了防雷所要采取的措施，从经济角度和实用性方面分析了它们的可行性，我们在实施时，还要结合实际情况，做出理性的选择。关于超高压输电线路，我们研究的只是一少部分，我们还要不断进行探索，确保线路的安全运行。

参考文献：

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