超高壓輸電線路雷電繞擊與防雷技術研究分析

陳士猛

摘要：為了全面提升超高壓輸電線路應用質量，要結合其應用情況落實合理的管控方案，尤其是對雷電繞擊問題，要匹配合理的防雷技術方案，安裝線路避雷器、可控放電避雷器等，打造良好的防雷結構，減少經濟損失和人員傷亡。本文結合案例對超高壓輸電線路雷電繞擊情況予以分析，并著重對與相應的防雷技術展開討論。

關鍵詞：超高壓輸電線路;雷電繞擊;防雷技術

在輸電線路可靠性管理方面，防雷處理工作非常關鍵，尤其是繞擊問題，會造成雷擊跳閘現象，需要配合合理且有效的防雷處理工序，才能減少雷擊產生的危害和影響，為電力系統安全穩定運行提供保障。

一、案例分析

本文以某電網500kV天瓶12號線A相跳閘為例，出現跳閘問題后，兩側的兩套縱聯保護動作同時啟動，相關人員對當天的事故區域范圍內的落雷點進行了研究，發現共計25個，并且，A相玻璃瓷瓶位置以及金具的部分位置都出現了不同程度的放電痕跡。

（一）計算故障

為了全面分析故障問題，相關技術部門對臨界擊距和臨界電流進行計算分析，主要是憑借電氣幾何模型的評估，判定擊距大小數值和雷電流幅值相關聯，對應的幾何模型也是將雷電作為電導電位完成分析，并且匹配避雷線、導線和大地擊距等數據最終判定相應的雷擊位置[1]。

另外，應用=計算臨界擊距，其中rk表示的是繞擊臨界擊距、hd表示的是導線平均的懸掛高度數值、hb表示的是避雷線平均的懸掛高度數值，而兩個基礎角度，α表示的是導線保護角、θ表示的是桿塔結構的坡角。一般而言，在進行雷電流幅值測試時，依據美國電氣電子工程學會推薦的公式進行計算，認定其數值在63.45kA以下，就認定為不可能發生繞擊。

除此之外，技術人員還需要對桿塔繞擊閃絡進行校驗分析，若是出現繞擊，則導線上電壓會在雷電流幅值增加后逐漸增大，并且，一旦電壓參數超出線路絕緣子沖擊閃絡電壓參數后，絕緣子就會出現閃絡問題。結合案例的情況，按照=計算電流幅值，其中，z表示的是導線的波阻抗、U50%表示的是絕緣子串處于50%放電的狀態，得出繞擊最小電流參數為16.476。

綜上所述，整個超高壓輸電線路電流處于16.476kA≤Ia≤63.45kA，桿塔就會出現繞擊問題[2]。

（二）故障分析

在完成故障計算后，就要對超高壓輸電線路出現繞擊問題的故障情況予以分析，以保證能落實后續有效的控制工作[3]。技術人員依據桿塔周圍的地貌環境以及線路接地電阻參數進行了相關計算，并且評估出出現繞擊問題的電流范圍。在配置雷電定位系統后可知，線路故障前后區域內雷電活動較多，并且雷點密度較大，然而卻并沒有達到線路桿塔亦或是避雷線出現反擊故障的條件，故障桿塔的基礎接地電阻參數較小，且在高山斜坡位置，因此，故障也集中在線路邊相的A相位置，初步判定是天瓶線故障造成的雷電繞擊。

二、超高壓輸電線路防雷技術應用建議

為了避免繞擊對整個超高壓輸電線路應用運行安全性產生的影響，要結合實際情況落實完整的調控規劃，確保防雷技術方案能發揮實際作用，打造更加安全且高效的超高壓輸電線路應用管控平臺。在處理超高壓輸電線路繞擊防雷控制工作的過程中，要綜合考量現場環境，從而優選對應的處理方案。

（一）縮小保護角參數范圍

在對超高壓輸電線路進行全面調研分析后可知，線路的保護角數值越小，對應的線路繞擊率也會越小，兩者呈現出正比例關系，因此，縮小保護角參數范圍成為了有效降低繞擊跳閘率的手段之一。然而，對于一些已經建成的線路而言，難以及時完成線路保護角的處理和調控，這種方案的可行性較低，特別是一些山區地面傾角本身較大的桿塔結構，因為塔頭設計參數會對保護角的角度有一定程度上的影響。基于此，將縮小保護角參數范圍的方案應用在新建輸電線路防雷控制工作中效果更為突出[4]。

（二）安裝塔頭避雷針設備

主要是結合超高壓線路的實際情況，依據塔頭的位置合理安裝可控放電避雷針，并且以及具體標準選取匹配型號，不僅能提升桿塔結構的引雷效果，也能強化桿塔周圍設施雷電的屏蔽效果，減少雷電繞擊導線事件發生的概率，也能最大程度上避免繞擊跳閘率的增大。

另外，發生繞擊的雷電流數值不大，因此，將接地電阻數值控制在合理參數范圍內，能將雷電吸引到桿塔結構后避免反擊閃絡，并且這種方案不會增加反擊跳閘率，真正意義上提高應用效果。

值得一提的是，為了保證相關工作工序的規范性，要確保可控放電避雷針安裝的方式和安裝的位置等基礎情況都能滿足實際需求，充分發揮設備的防護作用，從而有效調控桿塔接地電阻的相應參數，保證桿塔接地電阻參數符合預期，集中優化桿塔降阻水平[5]。

（三）降低桿塔的接地電阻參數

對于整個超高壓輸電線路而言，有效降低桿塔的接地電阻能更好地完成相應工作，降低雷擊塔頂的點位參數，維護線路的耐雷效果。目前，較為常見的降低桿塔接地電阻的方式包括深埋式接地極處理、填充低阻物質等方案，屬于常規化管理內容。

（四）安裝線路氧化鋅避雷器

為了全面提升超高壓輸電線路雷電繞擊控制工作的水平，提升供電可靠性，并且結合實際環境安裝氧化鋅避雷器，避免線路繞擊事故。在線路結構中，避雷器和絕緣子串本身就是依據并聯的方式連接，此時，若是雷電繞擊線路亦或是雷電擊中桿塔結構，對應的絕緣子串兩端就會因為過電壓現象出現異常，此時，避雷器會借助閥片的非線性伏安特性完成工作，有效對閃絡電壓參數予以控制。

一方面，雷電在流經避雷器的過程中就會形成泄放狀態，避雷器借助工頻續流有效及時完成截斷處理，減少電流的蔓延，最大程度上維護整個電網運行的安全性。

另一方面，線路兩端斷路器對跳閘處理的約束控制，配合理論計算分析和實踐證明，氧化鋅避雷器應用在線路段，能減少接地電阻參數，并且提升整個線路的耐雷效果，避免線路雷擊跳閘。最關鍵的是，合理減少雷擊跳閘就能極大程度上避免線路的非計劃類停電，確保電力系統供電的可靠性和穩定性。

在全面分析相關技術后可知，匹配現場環境和技術要求的方案才能投入使用，因此，選擇安裝避雷器的方式調節繞組現象，保證避雷效果最優化[6]。

結束語：

總而言之，在超高壓輸電線路雷電繞擊工作中，要依據實際情況選取適宜的控制方案，并且保證相關工作都能順利落實，在綜合分析繞擊故障后，在停電時間范圍內完成線路避雷器的安裝，全面提升整個線路應用效果。

參考文獻：

[1]燕列將，董浩輝，楊蒙.超高壓輸電線路雷電繞擊及防雷[J].環球市場，2017（18）：134.

[2]謝佳，石瑋佳，馬曉薇，等.污穢絕緣子串對超高壓輸電線路繞擊耐雷性能影響分析[J].電瓷避雷器，2018（3）：179-183，189.

[3]陳蘭杭.特高壓輸電線路雷電繞擊的計算與分析[D].江蘇：江蘇大學，2018.

[4]田洪，王寧，陳天翔，等.線路避雷器提高超高壓大跨越架空線路繞擊耐雷水平的仿真研究[J].高電壓技術，2016，41（1）：63-68.

[5]劉敏，張運周，崔江靜，等.應用改進的電氣幾何模型分析500kV同塔雙回輸電線路雷電繞擊性能[J].廣東電力，2018，25（6）：30-34，90.

[6]金鑫.東北地區500kV輸電線路繞擊雷防護方案研究[D].遼寧：大連理工大學，2017.