影響輸電線路頻發雷擊的因素分析

陳夏偉

摘 要：輸電線路作為構成電網網架的主要組成部份，近年來，由于地形地貌、氣候、環境等因素，輸電線路因雷擊而導致保護動作、跳閘事故日益增多，在福建丘陵、沿海地區，輸電線路跳閘總概率中，由雷擊引起的次數占40% -70%，尤其在地形復雜的丘陵地區、雷電頻繁活動且較強烈地段、土壤高電阻率的地質環境，因雷擊輸電線路而引起的跳閘率更高，這給社會帶來了巨大的經濟損失。

關鍵詞：輸電線路;雷擊;因素分析

輸電線路作為構成電網網架的主要組成部份，近年來，由于地形地貌、氣候、環境等因素，輸電線路因雷擊而導致保護動作、跳閘事故日益增多，在福建丘陵、沿海地區，輸電線路跳閘總概率中，由雷擊引起的次數占40% -70%，隨著電網的不斷發展，輸電線路在不同地區的分布范圍不斷擴大。輸電線路分布區域中有些存在氣候條件惡劣、環境復雜的地方，尤其在地形復雜的丘陵地區、雷電頻繁活動且較強烈地段、土壤高電阻率的地質環境，因雷擊輸電線路而引起的跳閘率更高，這給社會帶來了巨大的經濟損失。因此，研究輸電線路受雷擊原因，并通過分析提出防范措施在當前已至關重要。

1.雷電活動強烈

山區地段由于地形起伏較大，氣流活動特殊，會導致落地雷密度較平原地區為高。福建沿海大部分地區（80%以上）為山地丘陵，較多的森林植被被覆蓋，雨水豐富，導致雷電活動頻繁。福建沿海地區雷電日多達60-70個雷電日，個別地區達80以上。2010年其全省平均落雷密度為1.15次/平方公里，而福建省2010年全省平均落雷密度為2.00次/平方公里，是內陸省份的兩倍，說明在雷擊密度和強度是主要雷害因素。

2.山區、沿海線路地形條件不利

山區輸電線路走廊因地形地貌限制、氣候條件復雜、氣流風向影響較大使得設計上需要兼顧多種因素的存在，有些因素無法在設計中兼顧到。這些不良因素日后都會影響和制約線路防雷設施發揮作用的主要原因。其不良后果主要如下：

一是縱深山谷導致氣流運動復雜多變，雷擊形態變化快，如保護角屏蔽效果降低，按擊距理論分析上開放空間明顯增大;暴露弧長明顯增大，導線—大地回路之間的電磁感應加大，使絕緣子承受的反擊電壓明顯增大。

二是傾斜山坡導致上邊坡有利于減少繞擊，而下邊坡的傾斜面上導線過分暴露，保護角顯著增大，繞擊概率大大增加，使總體雷害明顯加重;

三是沿海線路受氣候條件限制，空氣鹽密度高、腐蝕嚴重，絕緣破壞強，耐壓強度大大降低。

3.線路桿塔高度等參數

山區輸電線路設計中某些參數普遍較大。如桿塔高度、跨越檔距等參數將隨之增大，帶來主要問題包括：一是塔身電感增大，使反擊電壓增高;二是分流作用降低（含相鄰桿塔的分流、雷擊檔距中央的分流）;三是檔距不均勻，大檔距導地線間閃絡概率增加。這些不利因素的組合降低了防雷裝置的總體性能，如果沒有更低的接地電阻，更高的絕緣以及更好的屏蔽，就無法補償諸多的防雷缺陷。但在實際設計中，大多沒有采取相應的補強技術措施。根據以往作過相應的統計數據表明，大檔轉角（或耐張）桿雷擊閃絡概率最高（雷擊閃絡率比普通桿塔高50%-100%），其次是大檔距直線桿塔（高20-30%），這些實際運行經驗充分說明了地形因素帶來線路設計參數上的薄弱點是確實存在的

4.土壤電阻率高

運行統計結果顯示，桿塔雷擊跳閘率與接地電阻有著直接的關系，表1顯示的是某單位某110kV的統計數據，說明雷擊閃絡與接地電阻具有十分明確的對應關系。我公司輸電線路大多地處高山，主要是巖層或夾帶少量泥土，地形、地貌條件處于十分不利的狀況。這些地區共同的特點是，表層以下不深處基本上都是高電阻率的巖石或風化石，電阻率一般達1000-2000歐米，有的達3000-5000歐米，而通常僅憑經驗及目測估算不能準確判斷電阻率。桿塔在這些地形接地電阻值大多達20-30歐以上，有的達50-60歐以上。一般改造措施很難取得好的效果。 雖然一些地段的桿塔經過特殊處理可以達到設計要求，但人工接地裝置在運行中容易銹蝕破壞或遭外力損壞，使耐雷水平降低。因此必須始終保持接地裝置的完好，才能維持較好的運行記錄。

5.設計存在的缺陷

桿塔接地電阻設計值不合理。桿塔接地電阻是反映線路耐雷水平的重要參數，山區線路由于地形、地貌等各種不利條件影響，對降低桿塔接地電阻帶來許多不良制約因素，如土壤電阻率高、覆蓋土層薄、干燥等等。線路設計時，一般應根據耐雷水平的需要和具體地形條件提出相應接地射線長度和根數的要求，再估算出施工所達到的接地電阻參數。但是，幾乎所有線路接地設計都沒有做到這一要求，大多分幾段測量出幾個土壤電阻率數值，然后根據這一數據，設計出該段的幾座桿塔的電阻設計上限，造成部分桿塔接地裝置埋設方式均按此設計值進行設計，無法滿足現場實際土壤電阻率數值，達不到防雷效果。

參考文獻

[1] 黃偉超，何俊佳，陸佳政，等.實際雷電活動分布下的線路雷擊跳閘率計算[J].高電壓技術，2008

[2] 彭海濤.山區10kV配網架空線路差異化防雷策略研究[D].華南理工大學，2011.