特高压输电线路雷电绕击影响因素及防护措施白逢恕

特高压输电线路雷电绕击影响因素及防护措施白逢恕

白逢恕孙一博张竞馨杨柳高衣辰

（辽宁省送变电工程有限公司）

摘要：随着我国特高压输电线路建设规模的不断扩大，目前特高压输电线路绕击问题也逐渐成为行业内普遍关注的问题之一。立足于研究现状，文章首先分析了特高压输电线路雷电绕击技术的发展现状，其次对特高压输电线路雷电绕击的主要影响因素进行了解析，并在最后对特高压输电线路雷电绕击的防护策略进行了解读，希望可以有效促进防护水平，避免雷电对于特高压输电线路产生的影响。

关键词：特高压输电线；雷电绕击；影响因素；防护策略

我国电力网络构建中存在有负荷中心与供应区域的距离过大的问题，该问题必须依靠特高压输电线路这种线损低、传输距离长的输送方式来解决。但是，由于特高压输电线路在建设过程中对于线路的稳定性、可靠性具有较高的要求，所以也必须要做好雷电防护工作。为了进一步分析特高压输电线路雷电绕击技术，现就发展现状介绍如下。

一、特高压输电线路雷电绕击概述

特高压输电线路作为我国现阶段重要的电网构建构成要素，其安全性、稳定性都是行业内普遍关心的问题。其中，雷电绕击作为最常见的影响可靠性的因素之一，其防护策略也是研究的重点与难点。在2015年，2017年，分别都出现过严重的雷电绕击跳闸事故，而在2015年之前，也出现过多次由于雷电绕击导致系统重启的问题，在整个特高压输电线路的故障率中占比超过了50%。由此可见，减少特高压线路绕击跳闸率，不但是确保线路运行稳定的基本条件，同时也是确保行业发展，提升特高压输电线路构建规模的基本要求。

二、特高压输电线路雷电绕击的主要影响因素

1.保护角

在交流特高压输电线路当中，当保护角提升时，出现绕击事故的概率也会提升。这是由于当零保护角时，出现绕击跳闸的可能性会为0，当角度适当增加后，跳闸率则会迅速增加。根据技术原理来看，特高压输电线路与传统的输电线路不同，对于保护角具有更为严格的要求，尽管保护角为0，但是依然存在有雷电流绕击的概率存在。在保护角为正时，闪络率一般会与保护角呈现出明显的正相关关系。通过模型试验的方式进行对比后发现，保护角降低时，整体绕击概率也会降低，此时绕击的概率为0。

2.运行电压

在特高压输电线路当中，当运行电压变化时，特高压输电线路雷电绕击的极性效应也会发生变换。从技术原理上来看，大自然中的闪电一般为负极性，而在导向线的附近发生闪电活动时，正极性电压能够促进导线电流的产生，相反则会抑制电流的产生，所以正极性导线相比于负极性更容易受到闪电的共计。根据实际发生特高压输电线路雷电绕击事故的案例分析来看，工作电压与特高压输电线路出现绕击的概率具有一定的关联。在高压线路正半周工作过程中，绕击闪络的概率往往比电压较低时更强，相比于负半周工作电压的闪络率也要高出一定的比率。

3.地面倾角

经过模拟试验后发现，地面倾角与特高压输电线路雷电绕击的概率也具有一定的关联。随着倾角的增加，出现绕击的概率也会相应的提升。对案例进行分析对比后发现，地面倾角以及地形下计算的结果中，山坡地形的整体屏蔽效果较弱，所以更容易出现绕击电流。

4.杆塔形状

杆塔的形状与绕击跳闸率也具有一定的关联。分别对比杆塔高度、绝缘子以及保护角等内容发现，选择的塔型较高，往往意味着保护角相应增加，此时对于地面的屏蔽功能会下降，显著增加受到绕击的可能性。在一些较为特殊的地形中，杆塔的高度可能会促进绕击率的增加。

三、特高压输电线路雷电绕击防护策略

1.提升特高压输电线路绕击防护水平

结合上述分析中提到的特高压输电线路雷电绕击影响因素来看，选择合适的基础防护模式来做好技术优化可以显著减少特高压输电线路雷电绕击的概率。比如说选择降低保护角的技术，或者搭配使用线路避雷器、装设杆塔侧针或者设置旁路地线等等。除此之外，特高压线路本身也具有一定的特殊性，所以在使用时还需要参考防护的实际需要来进行选择。一方面，特高压线路本身具有较高的传输功率，所以如果出现跳闸的问题，短时间内可能无法恢复供应，这样一来对于网络的稳定性具有更高的要求，所以特高压绕击防护的目标不是降低跳闸率，而是要求其为0。另外一个方面，特高压线路在建设中一般都具有塔高度较高以及间隔长的情况，所以为了提升后期的维护维修便利性，在进行技术升级时应该简单一些，复杂的结构可能会增加后期使用成本。

2.选择科学保护角

选择科学保护角是降低特高压输电线路雷电绕击概率的必要条件。一般来说，根据理论与技术原理来看，最好能够保证高压线路保护角能够趋近于0.在直流高压线路当中则推荐采用负保护角来实施保护。但是在实际的施工过程中，由于实际地形、工况以及线路的搭建形式差距较大，所以应该尽可能选择普遍性较强的方式来进行保护，具体的设计方式则要根据计算结果来选择。

3.做好线路避雷器的安装

避雷器是一种防止绝缘子闪络的专用设备，能够在很大程度上提升雷电抵抗性能。在特高压输电线路雷电绕击防护过程中，一般需要选择耐雷水平120KA以上的系统，通过较大的绕击电流来实现线路的保障。在接地电阻的构建过程中，需要做好电压钳制作管理工作，根据接地电阻的计算结果来看，当线路的耐雷水平接近于100KA时，最大坡度下出现特高压输电线路雷电绕击的概率也很低，所以选择这个数值能够应付大多数情况下的防护要求。

4.选择杆塔侧针安装

借助于针电极尖端的先导特性来进行避雷也是解决特高压输电线路雷电绕击问题的主要技术途径。在线路容易出现雷击的区域内安装侧向避雷针，通过避雷针的引导来避免对设备产生不良的影响。在实际施工过程中，能够应用于特高压输电线路雷电绕击的侧针类型较多，可以根据实际的要求来进行选择。值得注意的是，由于输电线路的地形十分复杂，所以在跨越山谷的部分往往是特高压输电线路雷电绕击出现的高发区域，这个区域需要安装更多的侧针来进行雷电预防引导。

5.其他防护措施

随着防雷技术要求的不断提升，目前国内的建设公司也开始尝试差异化的防雷控制，该技术也取得了良好的技术成果。不过，不同类型的特高压输电线路雷电绕击具有不同的技术倾向，所以在技术升级与优化中也要兼顾好这些内容。比如说计算杆塔安装避雷器的需求量，并计算出有效的防护范围，进一步优化造价与跳闸率的关系等，取得技术与成本上的平衡。

总结

综上所述，特高压输电线路雷电绕击技术能够有效避免雷击对特高压输电线路产生的危害与影响。根据技术原理分析不难发现，特高压输电线路雷电绕击的主要影响因素包括有保护角、输送电压以及地面的倾角等。为了解决特高压输电线路雷电绕击问题，除了做好雷电绕击防护基本工作之外，还需要做好避雷针的安装，选择合适的杆塔侧针，并提升防护整体水平，从而为电力网络的正常运转提供一定的技术支持。

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