110～500 k V同塔多回輸電線路防雷保護措施淺析

丁 武

（廣東電網公司汕頭供電局，廣東 汕頭515000）

0 引言

廣東汕頭地區雷電活動強烈，雷擊一直是導致110～500 k V輸電線路跳閘的主要原因之一。隨著電網建設步伐的加快，輸電線路走廊日趨緊張，為節約線路走廊用地，提高單位面積線路走廊的輸送容量，往往多回輸電線路同塔架設。但受線路走廊寬度的限制，每回線路的三相導線一般采用垂直排列形式，導致桿塔高度增加，使線路遭受雷擊的次數增加；同時，因導線引雷的面積增大，避雷線的屏蔽效果有所減弱，所以更易發生雷電繞擊跳閘；另一方面，架設多回線路的桿塔結構更加復雜，桿塔波阻抗增大，桿塔或避雷線更容易被雷電擊中而發生雷電反擊跳閘。同塔多回輸電線路一旦受到雷擊，容易發生兩回以上線路同時跳閘的情況，從而引起較大電力安全事件。本文通過分析影響110 k V及以上同塔多回線路雷擊跳閘率的因素，提出降低線路反擊、繞擊跳閘率的方法，總結出相應的防雷保護措施。

1 防雷術語

（1）雷擊跳閘率：指將雷電活動折算為40個雷電日，輸電線路長度折算為100 km的條件下，每年輸電線路發生雷擊跳閘的次數。

（2）耐雷水平：指引發輸電線路絕緣閃絡的最小雷電流。耐雷水平越高，意味著線路的防雷性能越好，越不易發生絕緣閃絡。

（3）雷電反擊：指雷電擊中輸電線路桿塔或避雷線，造成導線與大地發生絕緣閃絡。

（4）雷電繞擊：指雷電繞過輸電線路避雷線，擊中導線，造成導線與大地發生絕緣閃絡。

（5）線路保護角：指在桿塔上，避雷線對水平面的垂直線和避雷線與最外側導線的連線之間的夾角。

2 影響110～500 k V同塔多回輸電線路反擊、繞擊跳閘率

2．1 影響輸電線路反擊跳閘率的因素

2．1．1 接地電阻對反擊跳閘率的影響

接地電阻增大時，單回輸電線路反擊跳閘率和同塔雙回、四回輸電線路同時跳閘率都增加；接地電阻減小時，線路反擊跳閘率會降低。所以，降低桿塔的接地電阻，能有效降低單回和同塔雙回、四回線路的跳閘率，是降低線路反擊跳閘率的有效措施。

2．1．2 桿塔高度對反擊跳閘率的影響

隨著桿塔高度的增加，輸電線路截獲的雷電就會增多。因為桿塔越高，吸引雷電的面積越大，所以增加了桿塔著雷次數；同時，因雷電擊中桿塔頂部后沿塔身傳播至接地裝置時，引起的負反射被返回到桿塔頂部所需的時間會增長，增高了桿塔頂部電位，會造成雷擊反擊。因此，降低桿塔的高度，可以降低反擊跳閘率。

2．1．3 絕緣配置對反擊跳閘率的影響

反擊跳閘是由于雷電擊中桿塔頂部后，桿塔頂部的電位與導線的電位相差很大，引起絕緣子閃絡造成的。絕緣子的絕緣配置對反擊耐雷性能影響很大，絕緣配置增大，耐雷水平增強，跳閘率下降。所以，增加絕緣配置，可以降低反擊跳閘率。

2．2 影響輸電線路繞擊跳閘率的因素

2．2．1 地面傾角對繞擊跳閘率的影響

如果輸電線路一部分經過平原地帶，另一部分經過山區地帶，那么，在山區地帶線路段的繞擊跳閘率大于在平原地帶的繞擊跳閘率。地面坡度較小（小于10°）時，山區地形對線路的繞擊跳閘率影響不大；地面坡度開始增大時，繞擊跳閘率呈非線性逐步上升；當坡度增大到某一數值時，山區地形對繞擊跳閘率有較大影響，而且隨著坡度增加，這種影響會越來越大，繞擊跳閘率越來越高。所以，處于山區的線路段，要加強雷電繞擊保護，降低其繞擊跳閘率。

2．2．2 線路保護角對繞擊跳閘率的影響

在雷電下落的過程中，物體表面的場強會不斷增強，因導線在避雷線的下方，受避雷線的屏蔽，雷電一般是擊中避雷線而不是導線。當落雷與導線的側面距離足夠遠時，雷電全部落在地面，如落雷與導線的側面距離較小，雷電有可能繞擊導線。線路保護角增大，避雷線與導線的水平距離增加，屏蔽弧與暴露弧的水平距離也增加，導線的暴露距離增大，從而也增大了繞擊跳閘率。繞擊跳閘率對保護角很敏感，保護角開始增大時，線路的繞擊跳閘率增加并不是很快，當保護角增大并超過一定數值后，繞擊跳閘率會更快地增大；如保護角減小至0或負數，導線受避雷線完全屏蔽，繞擊跳閘率大大降低。

2．2．3 桿塔呼稱高對繞擊跳閘率的影響

桿塔越高，其引雷的寬度越大，大地對導線的屏蔽減小，繞擊跳閘率增大。繞擊跳閘率隨著桿塔呼稱高的增大而變大，而且處于山區的桿塔呼稱高對繞擊跳閘率的影響較為明顯。所以，位于山區的桿塔要盡量采用低呼稱高。

3 110～500 k V同塔多回輸電線路防雷保護措施

防雷保護能提高輸電線路耐雷水平，降低雷擊跳閘率。防雷保護措施的確定，應從線路經過地區雷電活動的強弱、地形地貌、土壤電阻率等自然條件以及運行經驗等方面入手，具體可采取如下方法：

3．1 降低反擊跳閘率的方法

（1）降低桿塔接地電阻。降低桿塔接地電阻是110～500 k V同塔多回輸電線路防雷電反擊的基本措施。通過降低桿塔接地電阻，可降低雷電擊中桿塔頂部后的電位，從而有效防止雷電反擊。

（2）架設耦合地線。如果土壤電阻率很高，難以繼續降低桿塔接地電阻，在桿塔允許機械強度下，可在導線的下方架設耦合地線。這樣一來，增大了各相導線之間的屏蔽耦合作用，降低了絕緣子串電壓，減小了等值波阻抗，從而提高了耐雷水平；同時也加強了擊中桿塔雷電流的分流作用，降低了桿塔頂部的電位。

3．2 降低繞擊跳閘率的方法

（1）減小避雷線保護角。避雷線對邊導線保護角的大小直接影響輸電線路對雷電的屏蔽性能，保護角減小，繞擊跳閘率就降低。以下方法可減小保護角：1）增加導線絕緣子串的長度，即降低了導線的高度，保護角也就減小。2）在導線、避雷線高度不變的情況下，減小其之間的水平距離，保護角也就減小。

（2）架設旁路架空地線。輸電線路的屏蔽系統由避雷線、桿塔、大地組成。線路發生繞擊跳閘就是屏蔽系統的引雷能力不夠，所以增強屏蔽系統任一組成部分的引雷能力，都可有效減少繞擊。架設旁路架空地線是用來增強大地的引雷能力，其原理是：位于山區地帶的輸電線路，由于山地突出、傾斜，線路下坡側或山頂兩側的地勢低，大地的引雷能力減弱，通過在下坡側或山頂兩側架設與輸電線路平行的一條地線，提高地電位的位置，可增強大地的引雷能力。

3．3 綜合防雷保護措施

（1）改善桿塔接地裝置。1）延長桿塔地網水平接地體的長度；2）增加地網垂直接地體；3）使用降阻劑；4）敷設導電接地模塊。

（2）改善線路絕緣配置。提高同塔所有線路絕緣子的絕緣配置，但不同線路絕緣配置各不相同。如在一回線路絕緣子串上加一片絕緣子，那么在另一回線路的絕緣子串上加兩片絕緣子，即采用不平衡絕緣配置。

4 結語

近幾年來，汕頭供電局在110～500 k V同塔多回輸電線路上采用綜合防雷保護措施，并加大改造力度。一方面是采取增加垂直接地體、延長水平接地體，嘗試在500 k V臚汕甲、乙線上安裝導電接地模塊等措施，改善桿塔的接地裝置。另一方面是改善110～500 k V同塔多回輸電線路的絕緣配置，采用回路間差異化絕緣措施，在不同回路的絕緣子串上各增加1～2片絕緣子。再者是在110～500 k V同塔多回輸電線路上加裝避雷器，如在四回同塔架設的110 k V紅浮Ⅰ線、110 k V紅浮Ⅱ線、110 k V紅萬線、110 k V萬濱線上加裝避雷器。通過上述綜合防雷保護措施，汕頭電網110～500 k V同塔多回輸電線路的雷擊跳閘明顯減少，降低了同塔多回輸電線路遭受雷擊的運行風險，提高了汕頭地區的供電可靠性。

［1］DL／T5092—1999 110～500 k V架空送電線路設計技術規程［S］