關于諸暨市輸電線路差異化防雷技術與策略的探究

劉 帥

（國網浙江諸暨市供電公司,311800)

就我國的防雷系統來說，其構成主要是由輸電線路及其外部的防御及變電站核心防御系統。輸電線路綿延千里萬里。很容易遭受雷擊。雖然采取了防雷的策略，但是因雷擊而導致的跳閘現象屢次發生。近年來，隨著氧化鋅避雷器、六氟化硫斷路器的應用，電網的抵御雷擊的能力在不斷提升。但是，就諸暨電網防雷體系仍然存在著一些薄弱環節。

實踐證明，雷擊跳閘的頻繁發生，會引起嚴重的電網事故，例如，2009 年8 月浙江某變電站220KV 線路遭受數雷擊，導致開關斷口被雷擊擊穿，使設備完全損壞、母線失電。在2009 年7 月有一大型的水電站因為線路遭雷擊造成跳閘，導致水電廠切機甩負荷。因此，人們圍繞輸電線路的防雷電問題在一直努力探究。防雷面對兩個基本問題：一是雖然采取了防雷措施但是因雷擊跳閘的現象還沒有完全克服；二是電網防雷到底是使用提高線路的耐擊水平而降低跳閘為目的呢還是按西方的做法，裝設絕緣的子保護，接受一定的跳閘率，這也是值得我們探究的問題。

我國電網防雷體系的建設是比較薄弱的。對課題“輸變電設備防雷技術與策略研究”已被國家列為重要研究項目。我們通過對典型的雷擊現象、雷擊分布情況、以及地形與地貌等較為綜合因素仔細的研究，我們不能簡單的下結論采取堵或者疏的策略來治理我國電網遭受雷擊跳閘現象。我們傾向性地提出了架空電線雷擊故障、電線走廊雷擊活動、線路特征等方面都存在著明顯的差異。我們根據這些情況探索性地提出了防雷技術防雷策略。

本文根據諸暨線路的特點，介紹了輸電線路差異化防雷思想的源淵，輸電線路雷擊如何評估及其對防雷的治理略如何實現。提出了“差異化防雷的”思維觀念并以此指導線路防雷，對線路中防雷性能薄弱的桿塔要進行統計，對于輸電線路的治理策略要明確，并且進行“防雷改造”，提高輸電線路的可靠性，避免不合理的設計，杜絕改造過程中所造成的浪費現象，取得較好的改造效果，使防雷工程既有技術性又有經濟性。

1 差異化防雷問題提出的背景

1.1 雷擊故障的差異

國家在2008 年曾對部分電網進行了2000 年至2007 年220KV 的線路進行了雷擊情況的調查顯示：雷擊現象在地域上存在著差異，有些省份的雷擊率比較高。在時間的分布上存在著差異，特別集中在6 至8 月份三個月中。并且在中午后的2 點到20點時間段。在地形地貌上存在著差異，雷擊現象在高山或者是山頂較為常見。

1.2 輸電走廊雷電分布存在著差異

我們采集的雷電參數主要包括雷電日、地部閃電密度以及雷電流幅值積累概率分布等因素，用這些數據來表示雷電發生強弱的特征，這也是防雷工程中一直以來所缺乏的有效數據。因此，國家電網在國內實行了用雷電定位系統對雷電進行監測與統計，統計分析雷電的監測積累的數值，可以得到雷電活動在時間與空間上的分布的不同。研究顯示：同一地區不同時間的雷電活動也有差異。在同一時間不同地區的雷電存在差異。

1.3 輸電線路特征參數存在著差異

線桿塔的結構、絕緣配置、地形地貌等構成了輸電線路的特征參數。這些數據的差異對桿塔防雷性能的優劣起著關鍵性的作用。也就是說一條桿塔結構和絕緣配置已經固定了的線路，地形地貌對繞擊率和反擊率有著相當大的影響。規程法中，對地貌的劃分只分為平原與山區。而實際上，桿塔所處的地形是相當復雜的，如圖1 是輸電線路架設過程中經通常遇到的地形地貌。那么防雷計算、設計中就應該充分考慮到這些因素。

圖1 地貌分類示意圖

1.4 輸電線路防雷計算分析方法存在差異

當前階段的每種防雷計算模型較多，例如用于反擊計算的有：行波法、電磁場法、蒙特卡洛法等。主要用于繞擊計算的模型主要是規程法，此外還有電氣機何模型、先導發展模型等等。這些模型適應的范圍不同，還需要對這些模型進行比較與研究。在統計、計算雷擊跳閘率的時候也應該根據需要和實際情況選擇合適的模型進行計算。

1.5 輸電線路防雷策略存在著差異

就目前來講，防雷的措施不外乎是降低桿塔接地電阻，以及減小避雷線的保護角、安裝電路避雷器、增強絕緣等手段。要根據輸電線雷電故障發生的規律來選擇這些措施，才能發揮防雷擊作用。因此，找出各基桿塔的薄弱環節，并有針對性地采取防雷措施，是提高防雷工作經濟性與技術性的有效途徑。

2 輸電線路異化防雷的評估辦法

要充分考慮電線雷擊故障、雷電活動分布的情況，還要考慮特征參數等差異問題，以其時間與空間的分布的差異為依據，對其進行科學分析，可實現輸電線路差異化雷電性能評估的準確性與科學性。差異化防電流程主要分為參數的統計，這方面的內容主要包括雷電參數及線路的數據，雷電參數統計主要使用雷電定位系統及閃電數據統計獲取雷電分布的數據。線路參數包括線路本身的結構特征以及線路走廊的地形地貌的狀況；在參數統計有了數據以后，可以用合適的類型對全線路容易發生雷擊的地段進行逐基桿塔跳閘率的統計、計算。根據設定的評估標準，對每基桿塔所處的地區雷活動情況參數、塔桿結構、絕緣配置、地形地貌特征進行防雷性分析，找出閃絡的原因。

3 輸電線路差異化防雷治理的策略

3.1 治理的流程

輸電線路的差異化防雷治理可以分為如下幾個步驟：

1）對安全防雷進行安全評估。根據差異性防雷性能評估方法對欲改造的對象進行逐基桿塔防雷安全評估。通過評估，可以了解桿塔的防雷等級。

2）制定改造方案。根據評估了解線路運行情況，提出可遵循的防雷改造的原則。降低雷擊跳閘率、雷擊事故率，降低繞擊風險的發生率。

3）技術性與經濟性評價。對于準備好的改造方案要反復進行安全防雷的評估。了解其風險控制指標降低的情況，對其中經費進行估算，對其經濟性進行評價。

4）投入與計劃收效。根據電線防雷改造的目標及經費的預算，選取最佳改造方案，明確線路投入，對收效進行預期。

3.2 根據電壓等級的不同，架設避雷線

提高輸電線路的防雷功能，根據線路的電壓等級，以及負荷性質與系統運行方式，并且要結合諸暨雷電活動的強弱，還要考慮到的重要因素就是諸暨的地形地貌。測量一下土壤中電阻率的大小，用比較經濟的方式，選擇合理的避雷形式。

1）35KV 線路不要選擇全線都裝配避雷線，可以在變電所進線的一段裝配1 至2 米的避雷線就可以了。還要在雷電頻發的地方裝配避雷線，或者安裝避雷器。

2）110KV 線路，要全線配置避雷線，并且在山區中要配備雙避雷線，對于雷電活動少之又少的地區可以不配備避雷線。

3）對于220KV 電路應該全線路都要配備避雷線，應該對配備避雷線的輸電線路，例如要特別注意桿塔上的避雷線和邊導線構成的保護角。一般是采用二十至三十度的保護角度，并且要做好桿塔的接地工作。也就是根據不同土壤的電阻率的大小來決定不同桿塔的工頻接地電阻采用什么型號。

需要注意的是，對于35KV 線路的配置的金屬氧化物避雷器的一些技術參數。例如，持續運行電壓的有效值不小于10.8KV；額定電壓的有效值不小于51KV；直流Lma 參考電壓不小于73KV 等等。

3.2 減小桿塔接地的電阻

減少桿塔的接地電阻可以實現雷擊桿塔的時候使電位升高的程度較小。這個工作要與架設避雷線結合起來進行的。假若地網接地的阻值較大，我們可以采取增大地網型號或增大地網輻射線的措施。

3.3 配置耦合地線

在降低桿塔接地電阻比較困難的前提下，就需要架設耦合地線，即在導線的下方要再設置一條地線，目的是有效地加強避雷線與導線之間的耦合度，減少線路絕緣上的過大的電壓。還可以起到分流和耦合的有效作用。從某種意義上提升了輸電線路的抗雷擊的能力。一定要注意設置耦合地線要在導線的下面，這是相當于縮短了桿塔的高度，也就降低了繞擊率。

3.4 強化絕緣措施

強化絕緣措施可以采取不平衡的絕緣的方式，針對雷電活動比較活躍的地段，或者是大跨度和進線段，絕緣子片數就要相應地增加。因為該地區發生雷擊的頻率是比較大的，如果增加了絕緣子片數，就可以增大導線和避雷線的間距，達到加強絕緣的目的。

3.5 合理的選擇線路的架設方向及配置避雷器

通過許多次實驗，輸電線路被雷擊的部位大都集中在某個段落。因此，如果在設計的時候，能夠抓住這些特征，采取措施躲開這些雷擊活躍的地區，或者在架設線路的時候，能夠把本段線路采取得力措施加以強化，就可以比較有效地避開雷擊事故的發生。經過長期實踐經驗證明，那些易遭受雷擊的區域主要是：山區的風口，順風的峽谷、河谷等。再就是潮濕的盆地，例如鐵塔周圍的水庫以及沼澤、魚塘、灌木叢等。再是要注意土壤電阻突變地區，地質斷層地塊以及小河山谷等地方。還要注意地下水位較高或者地下有導電性礦產的地方。配置避雷器以后可以因為雷擊產生的電壓高于一定的輻值，為雷電提供了一個低阻抗的通路，將雷電泄放于大地，從而保障線路和設備的安全。

總之，與全國一樣，諸暨的電力是帶動經濟及人們日常生活發展的強大動力。電力系統是社會各項事業不可缺少的重要組成部分。保證輸電線路的暢通無阻、安全運行是非常重要的事情。輸電線路受到不良因素影響程度較高的就是雷擊事故的發生。特別是在雨季，雷電活動的頻率非常頻繁，輸電線路被雷擊的概率也就相應地增加。為了防止雷擊給線路運行造成影響，做好防雷擊措施是相當有必要的。差異化的防雷技術的應用為降低雷擊的事故起到了非常大的作用。是目前降低雷擊事故比較有效的措施與策略。

[1] 何澤斌：避雷器在架空輸電線路上的應用研究[D].華南理工大學，2010 年

[2] 張軍平：分析輸電線路防雷性能時空差異化評估方法[J].大科技，2010（23）