500kV架空输电线路防雷电设计技术的探讨

夏立伟　王晓冬　黄琪

摘 要：为了解决我国500kv架空输电线路的安全供电与用电问题，例如雷电等自然现象对安全用电的影响，文章分析了超高压输电网络在雷电时产生跳闸的原因，并在进行输电网络安全维护时，提出了一些更合理和科学的避雷措施，以提高高压输电安全问题。

关键词：高压输电防雷设施；安全用电；技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.180

伴随着经济社会的高速发展，世界对于高空的用电安全问题越来越重视，尤其是架空输电的安全问题。今年来，电网的发展越来越迅速，雷电引起的安全问题也越来越突出，根据国家的不完全统计显示，我国的高频跳闸区域中，以雷击引起的电闸跳闸次数最多，约占总高压线路跳闸事故总数的50%～70%。特别是在雷阵雨频发的地区，雷电所引发的安全事故次数更为频繁，已经带来了莫大的损失。

现阶段，某些地区环境问题不断恶化，导致天气异常，由此引发的输电掉闸问题也不断加重，这不仅影响设备的正常运行，还对当地的居民的日常生活有着巨大的影响。

1 雷击现象的成因及分析

雷击现象可以分为直击、反击和绕击。

（1）直击即雷电直接撞击到铁塔尖部，雷电的反击现象指的是由于接地电阻过高使得塔顶的电位过高。直击和反击的现象类似，其塔顶的绝缘效果在规定中有着统一的规定。而绕击的现象和直击反击有着较大的差异。绕击是造成高压送点跳闸的重要因素。解决绕击问题是今后解决防雷的工作重心。

雷电的直击和反击造成的跳闸电流一般比较大，在通常采用的500kV的输电线路中，其耐雷水平一般是150kA。一般来说，雷电反击有如下特点：线路中多出现的多相故障一般是直击造成的；水平排列的中相故障多是反击造成的；导地线之间的放电现象多是由雷电直、反击造成的；仅单次的跳闸就造成多级铁塔闪络，就有可能经历了直击和反击。

（2）雷电绕击产生的电流较小。绕击是雷电绕经导线引起绝缘闪络的现象。一般来说，500kV的输电网络中的绕击耐雷水准是23kA，各种数据都显示出在山区中普遍存在着绕击现象。然而绕击也有着明显的特征：绕击通常只造成单相故障；可能造成非线夹部位烧融；水平排列的中相不可能跳闸而其边相则有可能绕击；导线保护角与塔高影响着雷电绕击的可能性，且电流幅值越大，绕击可能就会相应的减小。

（3）接地电阻的减小和加装耦合地线对降低雷电反击有着积极影响；而安装避雷针、减小避雷线保护角和加装避雷装置可以降低绕击故障。差绝缘配置会对多回路电路有一定的积极效果。

当然，并不排除雷电直接击中输送线中央，但是根据电气原理，只要满足地线和导线的距离符合S=0.012L+1这种情况几乎不可能发生。这种情况在铁塔设计时就已经考虑过了。

（4）有关直接雷过电压的认识。当雷电击中避雷线或者铁塔顶部时，由于雷击点的阻抗的存在，所以雷击点的地点为大为提升。如果该点的电位和导线的电位差一旦超过绝缘层容许的临界值，就将发生闪络现象。这种现象就是所谓的反击现象。

雷电如果直接击中导线就会发展生绕击。

雷过电压的主要收到以下参数的影响：U50%、接地电阻、导线保护角、铁塔的高度、山体的斜度和地线的位置。针对以上的参数我们进行以下简单的分析。

上述的6个参数中，可控性相对较高的是U50%。导线保护角和接地电阻3个因素，这些因素可以进行改善；相对比而言，山体斜度、铁塔高度的控制的可实现性就相对来说低一些。

2 针对5000kV的超高压架空输电线路的防雷电技术的分析

2.1 降低铁塔的接地电阻

由于多种原因将会造成杆塔的接地电阻的增加，下面将做较为详尽的说明。

（1）由于有些地区的土壤呈现酸性特性，有些地区的风化现象较为严重，这些地方都容易使得铁塔根部发生电化学现象和吸氧腐蚀。因为这种化学反应的产生多发生在铁塔的接地的根部，因此可能会使得铁塔的根部断裂，以至于出现“失地”的现象造成接地电阻的上升。有些地区由于土壤深度原因，使得铁塔的埋土深度不够，甚至在埋土时，用沙子等导电性不好的物质回填，更容易发生吸氧腐蚀，从而失去接地。

（2）山坡地带多易发生水土流失，这样同样会使铁塔的接地效果不良。

（3）在进行杆塔的接地处理时，可能使用的化学降阻剂随着时间的推移，逐渐流失或者失去作用，导致接地电阻骤然上升。

（4）外力破坏也会使得杆塔的接地效果衰退。

2.2 调整架空地线保护角

减小导线的保护角对减小绕击率有着明显的效果。正常情况下，500kV的保护角在15°甚至之下。

一般来讲，需要在雷雨频发区域进行保护角间隙调整。

2.3 安装架空地线避雷针

加装避雷装置可以有效的增强屏蔽作用，可以降低繞击的概率，将绕击转变为反击然后进行控制调整，极大地降低雷击跳闸率。实验和事实也证明这种措施是有效的。

2.4 安装线路可控放电避雷针

线路可控放电避雷针可以在雷击电压超载时，给雷击电流一个阻值较低的通道，使得雷击电流顺利流向大地而对架空输电线路的影响降到最低。加入了这种装置后，雷击电流将有一部分流入相邻杆塔，另一些流入大地。当雷击电流过大时，将会产生一小部分分流，这些电流经导线达到相邻杆塔。由于电磁感应现象，会在导线和避雷线间出现耦合分量，这种分量使得导线的电位升高，将降低导线和塔顶的电势差，从而绝缘子不发生闪络。

3 总结

经过因为点击导致线路故障的跳闸分析，提出了多种解决方案和预防措施，提高了高架输电的安全性和可靠性，并且保护户了高压输电网络，为今后的线路防雷工作提供了宝贵的经验。

参考文献：

[1]李浩.500kV架空输电线路防雷措施与应用[J].中国科技纵横，2016（09）.

[2]汤剑锋.浅析500kV架空输电线路防雷技术及其应用[J].中国科技博览，2015（08）：256.endprint