李建輝　周新泉

摘要：我國將直流±800kV、交流1000kV及以上的電壓等級定義為特高壓。眾所周知，我國能源分布很不均衡，水電資源主要集中在西南部，煤炭資源和風能資源主要分布在西北、華北等地，而用電需求主要集中在中東部地區(qū)。遠距離輸電是解決發(fā)電與用電異地分布的關鍵策略，然而500kV超高壓電網(wǎng)已難以滿足大容量、高效率、遠距離輸電需要，采用特高壓輸電成為我國能源發(fā)展政策的必然選擇。雷擊是影響遠距離輸電安全可靠性的重要因素，中外運行經(jīng)驗和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，已證實雷擊是輸電線路跳閘的主要“元兇”。特高壓輸電線路雷害特點又不同于常規(guī)輸電線路，因此本文對特高壓輸電線路防雷技術(shù)進行了探討。

關鍵詞：特高壓輸電線;防雷技術(shù);輸電線路

前言：

通過對國內(nèi)外大量超高壓輸電線路運行經(jīng)驗的梳理與總結(jié)，可以看到雷擊是導致特高壓輸電線路發(fā)生跳閘故障的最主要原因。而且伴隨輸電線路電壓等級的提高，在輸電線路跳閘原因中，雷擊原因的比例也相應提高。與高壓、超高壓輸電線路相比，特高壓輸電線路由于電壓等級更高、桿塔更高、輸送距離更遠，引雷面積更大自然更容易遭受雷擊。因此研究探討特高壓輸電線路綜合防雷技術(shù)，對我國特高壓電網(wǎng)的建設與發(fā)展有著重要的意義和作用。

1特高壓輸電線路雷擊跳閘原因分析

首先，雷電活動頻繁。因氣候惡化，我國在進入新世紀以后不少地區(qū)的雷電活動不斷增加，趨于頻繁，這對于我國身處曠野的特高壓輸電線路而言，無疑時刻面臨著雷擊的威脅。其次，線路鋪設的屏蔽保護角問題。多項相關數(shù)據(jù)都表明屏蔽保護角與特高壓輸電線路的防雷效果有著密切的關系，正確的屏蔽保護角有助于降低雷擊跳閘率，反之不正確的屏蔽保護角自然會增大雷擊跳閘率。再次，線路維護工作未做好^[1]。特高壓輸電線路的質(zhì)量與線路維護工作息息相關，維護工作開展得好，則特高壓輸電線路的運行質(zhì)量以及防雷效果就越佳。但由于惡劣的地理環(huán)境以及維護工作量大，導致特高壓輸電線路很容易出現(xiàn)維護不到位的情況，進而導致雷擊跳閘率升高。最后，線路絕緣性能降低。特高壓輸電線路由于長期暴露在高空中，飽受風吹日曬等因素的侵蝕，隨著時間的推移，線路絕緣性能勢必會逐漸降低，從而增大了雷擊挑戰(zhàn)的風險。

2特高壓輸電線路耐雷性能的影響因素及研究方法分析

特高壓輸電線路耐雷性能的影響因素及研究方法分析，具體內(nèi)容體現(xiàn)如下：

2.1特高壓輸電線路耐雷性能的影響因素

影響特高壓線路耐雷性能的因素錯綜復雜，包括：線路結(jié)構(gòu)因素，如地線對導線的保護角、線路絕緣水平、桿塔高度、塔型、檔距內(nèi)弧垂等;雷電因素，如雷電流幅值大小及分布;地形因素，如山體地面傾角及不同位置;氣象因素，如風速、氣溫等;線路運行因素，如線路電壓與極性等?，F(xiàn)根據(jù)EMG對部分影響因素進行分析。

2.2耐雷性能研究方法

輸電線路耐雷性能影響因素的研究可通過現(xiàn)場觀測、模擬實驗、理論分析等手段實現(xiàn)。雷電觀測是了解雷電參數(shù)和雷電特性的主要方法，目前我國已建立了較為完善的雷電定位系統(tǒng)，可以獲得輸電走廊地閃密度分布資料，便于采取差異化的防雷策略。模擬實驗是獲得雷電數(shù)據(jù)及驗證理論分析結(jié)果不可或缺的手段，然而實驗室放電試驗與實際雷電放電存在較大差異，模擬實驗結(jié)論需要通過實際工程驗證^[2]。理論分析主要有規(guī)程法、電氣幾何模型（EMG）、先導發(fā)展模型（LMP）三個途徑。規(guī)程法基于多年運行經(jīng)驗和模擬實驗結(jié)果，如DL/T620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》附錄C中給出的繞擊率計算公式，該方法對特高壓輸電線路偏差很大，故不適于特高壓線路耐雷性能的分析。EMG通過幾何作圖方法分析雷電先導擊中目的物的情形，以明確雷電活動與線路結(jié)構(gòu)尺寸的關系，但經(jīng)典EMG忽略桿塔高度、地形等因素，一般不用于特高壓線路繞擊的分析，改進EMG通過引入吸引半徑并考慮復雜地形因素等方式完善了經(jīng)典模型。LMP建立了雷電上下行先導從發(fā)展到擊穿目的物整個過程的分析機制，比EMG更準確描述雷擊過程，但也因此使模型更加復雜，相關參數(shù)和判據(jù)不完善，影響實際應用。

3特高壓輸電線路防雷措施

特高壓輸電線路防雷措施，具體內(nèi)容體現(xiàn)如下：

3.1采用差異化防雷策略

特高壓輸電線路傳統(tǒng)防雷措施不外乎減小避雷線保護角、架設多根避雷線、架設耦合地線、架設避雷針、安裝線路避雷器、提高線路絕緣水平、采用不平衡絕緣、絕緣子串并聯(lián)間隙、安裝自動重合閘等，然而線路防雷性能評估主要依據(jù)典型地貌及雷擊跳閘率的統(tǒng)計結(jié)果，沒有根據(jù)各級桿塔耐雷性能差異采取針對性的措施，投入與產(chǎn)生的效果不成比例。差異化防雷是按照線路重要程度、線路走廊雷電活動規(guī)律、線路結(jié)構(gòu)、絕緣配置水平、防雷方法等差異性，綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟效果所采取的針對性策略^[3]。

3.2架設避雷針

一是將可控放電避雷針安裝于塔頂。對于桿塔處等雷電繞擊率較大的區(qū)域，通過安裝可控放電避雷針，從而達到對桿塔附近的雷吸引的目的，這樣雷電擊就會擊中可控避雷針，從而減少了繞擊特高壓輸電線路的幾率。目前這種防雷方法已經(jīng)在多個省市獲得了廣泛的應用，取得了較好的運行效果。二是將防繞擊避雷短針安裝于地線上?；谙嚓P研究成果，檔距中央的弧垂效應和輸電線路桿塔的引雷作用，沿輸電線路檔距，可以將雷電繞擊大致劃分為安全、危險、正常三個區(qū)域^[4]。其中危險區(qū)域指的是距桿塔10～30m這一區(qū)域，需要予以重點防護。當架設于地線上的側(cè)向斷針的長度比臨界電暈半徑（相應間隙下地線）大的時候，此時借助于側(cè)向斷針，地線的引雷能力將得到顯著提高，從而大大降低了雷電繞擊特高壓輸電線路的幾率。這主要是由于當側(cè)向斷針的長度比臨界電暈半徑大后，會比地線更易產(chǎn)生上行先導，從而實現(xiàn)了對可能發(fā)生繞擊的弱雷的提前攔截。

3.3差異化防雷策略實施流程

差異化防雷一般要經(jīng)過參數(shù)統(tǒng)計、各基桿塔雷擊跳閘率計算、桿塔防雷性能評估、防雷措施配置幾個步驟。充分評估每基桿塔差異化特征，針對防雷薄弱性環(huán)節(jié)，再采取針對性措施是非常重要的^[5]。例如特高壓同塔雙回線路通常架設2根地線，并且地線對邊相導線保護角不應小于-5°（山區(qū)），但可能因為地形因素造成兩地線間距過大（超過導地線垂直距離5倍），以致中相導線遭到繞擊閃絡，對此應通過架設第三根地線或另設耦合地線加以防范。

3.4加強絕緣

對于高壓輸電線路的個別大跨越高桿塔地段，落雷機會增多，塔高等值電感大，塔頂電位高;感應過電壓也高;繞擊的最大雷電流幅值大，繞擊率高。這些都增大了線路的雷擊跳閘率。為降低跳閘率，可在高桿塔上增加絕緣子串的片數(shù)，加大大跨越檔的導、地線之間的距離，以加強線路絕緣來達到提高線路耐雷水平的目的。高壓同桿雙回線路可采用不平衡高絕緣方式，即增強回路絕緣強度的絕緣方式，可有效降低雙回同時跳閘率。加強絕緣意味著增加絕緣子片數(shù)，成本也較高，采用何種絕緣方式，應進行全面技術(shù)與經(jīng)濟比較。

總結(jié)：

根據(jù)運行經(jīng)驗，雷電繞擊是特高壓輸電線路跳閘的主要原因，尤其山區(qū)雷擊閃絡威脅更為直接。特高壓輸電線路防雷除了減小地線保護角，還應采取綜合防雷措施，因為特高壓輸電線路運行時間、數(shù)據(jù)相對不足，應結(jié)合實際線路情況采取差異化防雷策略才能有效保障線路安全運行。

參考文獻：

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[5]賀體龍，方明俊.特高壓輸電線路防雷技術(shù)的探討[J].電力建設，2007（05）：21-22.