输电线路雷击跳闸事故浅析及防雷事故措施的研究王效维

输电线路雷击跳闸事故浅析及防雷事故措施的研究王效维

王效维

（国网太原供电公司山西太原030012）

摘要：输电线路大多较长，且沿线经过山岭、丘陵、跨越河流、湖泊，在雷电活动频繁地区，遭受雷击的机率较高。雷击输电线路引起跳闸是最常见的雷害事故，不但影响电力系统的正常供电，增加线路及开关的维护工作，而且由于输电线路上落雷，雷电波会沿线路侵入变电站，若变电站设备保护措施不完善或失灵，往往会损坏站内设备的绝缘，造成重大损失。为此，在输电线路的设计中必须通过采取综合的防雷措施，以提高线路的耐雷水平，降低雷击跳闸率，确保线路和站内设备的安全运行，进而提高电网供电可靠性。

关键词：输电线路；雷击跳闸；防雷措施

1输电线路发生雷击跳闸的原因

相关研究表明，雷击跳闸主要与绝缘子产生的放电电压有关，与发生雷击后电流强弱有关，还和杆塔本身的接地阻值有关。雷击发生的区域地形较为复杂，比如处于风口或山谷等危险地带，这些区域易受到了不良天气的影响，由于区域环境的特殊性，雷击的发生几率较大。输电线路中的杆塔需要保证可靠的绝缘能力，如果绝缘数值降低易受到雷击的影响。当前由于技术的进步，杆塔的绝缘效果有了很大幅度的提升，但是由于杆塔存在附属设施如：杆塔标志牌、防雷设施、防鸟设施等，如果这些设施的绝缘能力不足，杆塔易受到雷击的作用，特别是绝缘能力薄弱部位受到雷击后易发生跳闸。雷击还会易发生在地面标高快速变化的区域或土壤本身阻值率较高的地带。输电线路如果位于地下，会受到腐蚀作用，线缆的绝缘性能会变差。如果有雷击发生，产生的过电流不能快速分散流出，接地电阻会引发跳闸事故。另外，如果接地电阻的质量难以保证也会引发绝缘闪络，电阻负荷承载能力和雷击发生的频率有关。避雷线位置也易发生雷击，特别是存在保护角设计的大杆塔。由于避雷线本身的保护能力是在一定范围内的，如果超出了保护范围，也会引发跳闸事故。保护角的应用有利于防止输电线受到雷电的作用，保护角的设备范围与保护效果存在反比关系。在输电线路的运行中，由于多种原因的影响，防雷方面的保护作用会发生弱化，难以实现发生雷击后对绝缘子串的保护，因此输电线路在雷击作用下会有绕击发生，引发跳闸现象。

2输电线路防雷跳闸的主要措施

2.1架设避雷线

经调查研究发现，在平原地区架设避雷线效果显著。避雷线和避雷针的原理是相同的，都是把雷电通过导线引入地下的避雷网，以减少其对输电线路的危害。避雷线在雷电高发的山地、丘陵地区避雷效果不佳。山地不仅是多雷区也是易绕击区。多山地区易出现绕击失效和侧击失效的现象。为减少绕击，需减少保护角。对于已建成的输电铁塔，已无法改变其保护角。对于正在建设或者准备建设的输电铁塔，可合理设计保护角，一般不宜超过20°，最大不能超过30°。架设耦合地线防雷效果显著。耦合地线可有效降低输电线路的反击跳闸率。对于超高电压输电线路，需降低杆塔的接地电阻，以加强避雷效果，但是实际操作中较难实现。通过增强避雷线和导线的耦合作用，可降低绝缘子串的过电压，也可降低输电线路反击跳闸率，提高输电线路的防雷、耐雷水平。

2.2装设线路避雷器

常见的线路避雷器为金属氧化锌避雷器，分带串联间隙型和无间隙型两种。线路避雷器与导线绝缘子串并联安装，在工频电压下呈现很高的电阻，当线路导线遭到雷击时，传导至避雷器的雷击过电压一旦超过避雷器的启动电压，避雷器就会启动泄流，迅速地降低导线上的雷击过电压值，雷击过电压值下降至一定数值后避雷器又呈现高电阻状态，并停止泄流。因为避雷器的启动电压和雷击放电后的残压均低于绝缘子串的闪络电压，所以只要避雷器的泄流速度足够快、泄流持续时间足够短，就能保证绝缘子串不闪络，避免发生雷电绕击闪络现象。由此可见，安装线路避雷器是一种非常有效的防雷措施。但是，避雷器需要运行维护且价格较高，实际工程中一般是针对易遭受雷击的地段，安装适当数量的线路避雷器。

2.3降低接地电阻的阻值

影响输电线路安全运行的重要因素为杆塔接地电阻的阻值，正常情况下，杆塔的基本情况确定之后可以通过降低接地电阻的阻值来提高输电线路的耐雷性。因此，相关工作人员要正确掌握减小杆塔接地电阻的措施，以我国某一地区为例，该地区在降低接地电阻的阻值中主要采取了如下举措，首先该地区应用了降阻剂，降阻剂可以有效的降低地面与地级之间的电阻，并且调查结果显示，降阻剂的使用起到了良好的降阻效果。其次，该地区在对杆塔保护角度的设计上加强了重视，并且在设计结束后应用了相关的公式进行检验，避免杆塔保护角度出现不合理的现象，为缩减接地电阻阻值的工作提供了重要的保障。除此之外，该地区还应用了爆破接地技术来缩减杆塔的接地电阻，工作人员事先利用相应的设备进行爆破，确保爆破之后接地装置会产生裂缝，然后用压力机等机械在裂缝中放入低电阻率的材料，进而有效的降低电阻的电导率。最后，该地区采用了外引接地的策略来降低电阻阻值，工作人员事先进行实际考察，考察过后选取电阻率较低的区域，之后再放置接地装置，如果电力企业具有一定的资金来源，也可以将接地装置放置在不冻河流附近。

2.4强化输电线路的绝缘带

输电线路的绝缘带强度是影响其抗雷水平高低的直接因素，雷击事故的发生概率和绝缘带强度成正比。在雷电活跃地区和跨越大的杆塔处应增加绝缘子片数，这些地方多为雷击事故发生频繁地带，无论是杆塔顶部电位、感应过电压，还是受绕击的概率都比别处要大，适当的增加绝缘子片数，同时加大输电线路和避雷线之间的距离，都可以强化绝缘带，平时还需要加强零值绝缘子的检测工作，及时更换和检修破损的零值绝缘子。如今，我们常用同杆塔双回线路的输电设备，普通的防雷措施已经无法有效起到防雷作用，可以采用不平衡绝缘方式，以保护输电线路遭受雷击时双回线路不同时跳闸，不平衡绝缘方式就是当输电线路遭受雷击时，绝缘子片数少的回路先闪络，然后这一回路可以当避雷线使用，对另一条回路起到保护作用，提高其防雷水平，保证电网供电的连续性。对于绝缘子片数的装设，高度超过40m有地线杆塔，每增高10m就要增加一片绝缘子。

2.5自动重合闸装置

对于输电线路来说，其绝缘性能是可以自动恢复的。如果输电线路受到雷电的危害，雷电会在周围形成电弧，不同的相电之间会产生短路的现象导致开关跳闸。当线路无电流通过时电弧消失，以此达到灭弧的作用。所以说，安装自动重合开关可以对电路起到很好的保护作用。根据相关的统计资料表明线路受到雷电后重合闸的成功率可以达到50%-80%。因此，如果是在雷电多发的地区，可以在线路以及对应的分支线路中安装重合闸装置，这样整个供电网络的安全性就会得到有效提高。对于纯电缆电路，由于其发生的故障很多是永久性故障，所以在纯电缆线路中不适合使用自动重合开关。对于纯架空线路来说，由于出现的故障大多是临时的，所以在架空线路中使用自动重合闸是比较合适的。在实际的操作中有很多都是架空和电缆混合的线路方式，这个时候就需要根据比例来对自动重合闸的投放进行取舍。

3结束语

因为雷击属于自然环境因素，具有不同程度的随机性，为降低雷害跳闸事故的发生概率，在开始设计输电线路时，就需要考虑到其周边环境雷电活动情况，同时结合地理位置加强防雷事故保护措施，以保证输电线路的安全平稳运行。

参考文献

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