输电线路防雷技术应用分析

1、.输电线路防雷技术应用分析 赵 荣 贵州顾问公司安顺供电局 561000摘  要我局处于贵州电网中部地区，现管辖110kV、220kV输电线路共计1348.545kM，因我局特殊的地理位置和电网结构，使我局在“黔电送粤”重大战略实施中处于重要的地位。安顺地区电网位于贵州中西部高原地区，海拔高度在1000 至1300米之间，年均雷暴日在48 天以上，雷暴活动较为频繁。随着国家实施西部大开发“黔电送粤”重大战略，安顺电网发展极为迅速，输电线路里程不断增长。随着输电线路里程的不断增长，雷击线路绝缘子故障造成的线路跳闸故障也不断增加，从各年线路跳闸统计来看，线路雷击引起的跳闸占总跳闸次数的8

2、0%以上，雷击线路跳闸已成为影响电网安全可靠稳定运行的主要原因之一。近年来，我局在输电线路防雷工作上做了大量工作，从进行工频接地电阻超大杆塔接地网的改造到对部分线路易雷击地段杆塔加装单针负角保护，逐渐发展到采用安装线路避雷器、多针综合防雷装置等新的技术措施，线路防雷技术不断进步，取得了一定的防雷效果。并且随着我局电网的发展，线路上将继续采取新的防雷技术措施, 本文通过对过去多年以来我局输电线路上采取的各种防雷技术手段和防雷效果的分析比较，为今后输电线路的防雷提供参考。关键词输电线路、线路型MOA、综合防雷装置、接地电阻第一作者：赵荣工作单位：贵州省安顺供电局通讯地址：贵州省安顺市南华路#64邮

3、编：561000联系电话：138853711861  前言    随着国家实施西部大开发“黔电送粤”重大战略，贵州电网发展极为迅速，输电线路里程不断增长。    我局位于贵州电网中部地区，现管辖110kV、220kV 输电线路共计1348.545kM，因我局特殊的地理位置和电网结构，使我局在“黔电送粤”重大战略实施中处于重要的位置。安顺地区电网位于贵州中西部高原地区，海拔高度在1000 至1300 米之间，年均雷暴日在48 天以上，雷暴活动较为频繁。随着输电线路里程的不断增长，雷击线路绝缘子故障造成的线路跳闸故障也不断增加，

4、从历年线路跳闸统计来看，线路雷击引起的跳闸占总跳闸次数的80%以上，雷击线路跳闸已成为影响电网安全可靠稳定运行的主要原因之一。    近年来，我局在输电线路防雷工作上做了大量工作，从进行杆塔不合格接地网的改造到对部分线路易雷击地段杆塔加装单针负角保护，逐渐发展到采用安装线路避雷器、多针综合防雷装置等新的技术措施，线路防雷技术不断进步，取得了一定的防雷效果。并且随着我局电网的发展，线路上将继续采取新的防雷技术措施，总结切实可靠的防雷技术措施，探索应用新的防雷技术，已成为目前提高输电线路安全可靠运行的重要课题。本文通过对过去多年以来我局输电线路上采取的各种防雷技术手段

5、和防雷效果的分析比较，为今后输电线路的防雷提供参考。2  防雷技术措施应用情况2.1 对杆塔接地网进行修复改造    进一步降低杆塔（特别是接地电阻值超大的杆塔）接地电阻，使杆塔接地良好，是提高杆塔耐雷水平首要考虑的问题。我局每年均投入大量的人力、物力、财力进行杆塔接地电阻值的改造大修工作。进行杆塔接地网改造的依据有：    （a）接地电阻超大的杆塔，我们每两年均要进行一次所有线路杆塔的接地电阻检测工作，对于接地电阻超大的杆塔均列入改造大修计划，在排列大修计划时，对于变电站进出线路两公里范围内的杆塔接地电阻，在规程充许的范围

6、内进一步作了严格的控制，要求不得超过10,以保证该段杆塔具有较好的耐雷水平。对于少数易遭受雷击、杆塔所处位置地质条件较差，土壤电阻率在2000?m以上时，仍要求杆塔的接地电阻值不得超过20。同时为保障所测接地电阻值具有较高的准确性，能正确指导对杆塔接地网进行的改造大修，我们通过多年的检测分析后认为采用三极布线法进行接地电阻的检测，其值较为准确，而采用钳式接地电阻测量仪进行接地电阻检测误差较大，因此我局输电线路杆塔接地电阻测量方法一直是三极布线法。在接地电阻的检测过程中，除按正确方向进行电流极和电压极的布线外，要求同一基杆塔的不同塔腿也须进行检测，使测量值更加趋于合理。  &

7、#160; （b）接地网断裂的杆塔，输电线路杆塔处于野外，无法避免接地网受到人为破坏和自然锈蚀等情况造成的杆塔接地引下线断裂、接地网露筋、断裂等，对于出现的情况，须及时进行改造修复，杆塔接地网修复后，应进行一次接地电阻值的测量，确认杆塔接地是否保持良好。    （c）接地网锈蚀的杆塔，输电线路杆塔接地网埋于土壤中，相对不同土质，因对接地网的腐蚀程度不同，接地网的锈蚀程度也不同。对于排水性、通气性差而保持水分能力大的粘土和淤泥及细泥土壤比排水性和通气性良好的粗粒土壤锈蚀严重。接地网受到严重腐蚀后，将导致接地电阻增加。架空线路运行规程规定对于杆塔接地网的开挖检查周期是

8、5 年，我们在进行检查中发现部分投运达10 年以上的线路，接地网开挖检查后均发现不同程度锈蚀，表现为圆钢在土壤中的腐蚀以锈层形式发展，成层状、树皮状，使圆钢层分离锈蚀，严重情况为大块大块的完全连续的锈层脱离圆钢本体，使10mm的圆钢仅有2mm 直径，甚至锈蚀断裂，断裂处两端成针状。    进行杆塔接地电阻改造，可防止雷击杆塔或避雷线时造成杆塔项端电位升高，导线反击发生引起的绝缘子闪络放电跳闸。但是对于可能发生的绕击雷引起的过电压绝缘子闪络放电跳闸，仍无法避免，因此仍需采取其它措施预防绕击雷的产生。2.2 加装单针负角保护   

9、0; 我局于90 年代中期在110kV 普六、回线、普牵I、回线、220kV 站普I 回线试验安装单针负用保护，预防杆塔部位绕击雷的发生。安装情况如图一所示。该针安装时沿杆塔顶位地线支架（地担）向线路外侧水平伸出，安装运行一年后，发现在部分接地不良的杆塔反而造成雷击次数增加，于是即停止了试用。从使用的情况来看，该措施必须保障杆塔接地电阻值较小，才能保证针尖落雷时杆顶电位升高不大，否则将取到相反的引雷作用。图一：单针负角保护安装示意图2.3 安装线路型氧化锌避雷器（简称线路型MOA）    线路型MOA 是目前我局输电线路上采用的有效而稳妥的防雷技术措施，安装情况如

10、图二所示。线路型MOA 的采用，不仅可以防止反击导致的绝缘子闪络跳闸故障，而且能防止绕击导致的绝缘子闪络跳闸故障，具有很高的可行性。图二：线路型MOA安装示意图     我局于2000年起开始采用安装线路型MOA，最初使用在220kV盘普回206 线路，现在已分别在220kV盘普回、引两、回，110kV阳华线、两华线、普织新线安装挂网运行220kV避雷器51 支，110kV避雷器21 支。自2000 年安装以来，我所安装的避雷器累计动作35 次，起到了很好的防雷保护作用，达到了预期的安装效果。已安装挂网运行避雷器数量及防雷保护动作情况见表一：表一：安顺供电局输电线

11、路避雷器挂情况一览表    从实际应用情况来看，取得了很好的防雷效果。但是从已安装挂网运行的避雷器保护情况来看，线路型避雷器的保护范围比较有限，通常只能对安装杆塔进行有效的保护，而对于相邻杆塔落雷时，其保护效果较小或甚至不能保护，线路型MOA 的保护范围受雷电波幅值、线路档距、线路电压等级等影响，须进一步的研究和探讨。因此在进行避雷器的安装前，应结合线路各年的雷击情况，线路沿过地区的地形、地貌、地质等情况综合考虑合理选择安装杆塔，使其达到针对性的保护效果。由于线路型MOA 在雷电过电压放电时其放电电流不高，因此对于杆塔接地电阻要求控制条件可以放宽，一般30以下可不

12、考虑进行接地网的发造。    近年来，随着我局线路MOA 使用数量的增加，相应地带来了线路MOA 运行维护工作的问题，如预防MOA 内部ZnO 阀片老化导致的“热崩溃”、爆炸等故障。硅橡胶合成绝缘护套及合成串联间隙老化、积污导致泄漏电流增加等问题，针对可能出现的问题，应开展相应的试验、检测、运行维护工作，如开展红外线成像仪发热检测、避雷器本体绝缘电阻的测试、硅橡胶合成绝缘护套和串联间隙合成绝缘子的清扫、硅橡胶粉化程度的检查等工作，以避免因避雷器故障或老化造成的线路故障的发生。2.4 安装综合防雷装置    综合防雷装置为多针系统，该装

13、置的防雷原理与单针负角保护作用基本一致，主要是防止绕击雷造成绝缘子闪络引起的跳闸故障。安装情况如图三所示。图三：综合防雷装置安装示意图     我局于2003年开始在220kV盘普回安装试用，共选择14 基铁塔安装了14 组，2005 年又在220kV引两I、II 回安装8 组，安装后，所安装铁塔未发生雷击绝缘子闪络故障，但是由于使用时间不长，其防雷效果也难以确定。从有关技术方面资料来看，该装置的防雷原理为放射的多针系统可以改善塔顶的电场分布，在雷云电场作用下会在其上方产生一定的正空间电荷，这些空间电荷将具有一定的屏蔽作用，使得塔顶电场得到改善后，不容易引发向上的

14、迎面先导，可以避免杆塔顶部高空定位的高幅值雷云降落到杆塔身。但是对于低空临近杆塔上方的雷云，其强烈的针尖局部电场会促使该装置接闪，可见综合防雷装置具有一定的“避雷针”作用，当出现这种情况时要求杆塔的接地电阻要小（有的厂家技术要求不高于15），否则将导致杆顶电位升高，可能发展成绝缘子雷击闪络跳闸故障。3  今后的应用发展方向    从历年输电线路已采取的防雷技术措施运行情况来看，进行杆塔不合格接地网的改造和安装线路避雷器是行之有效的防雷技术措施。而加装负角保护及综合防雷装置，受杆塔接地电阻值限制较大，特别是由于我局处于贵州中西部高原山区，喀斯特地貌发育较为集中，从历次雷击情况来看，雷击点杆塔多处于山区且地形地貌恶烈，地质不良的岩石区域，进行接地网改造往往很难降低杆塔接地电阻，因此负角保护和综合防雷装置的使用受到一定条件的限制，而从现在已掌握的运行经验来看，采用安装避雷器并进行杆塔接地网的改造是比较稳妥的防雷措施，将作为今后我们输电线路防雷技术的应用发展方向。     但是，线路型MOA 因保护范围的不确定性，且安装投资较高，以及今后须进行必要的运行维护等，因此在进行安装时应具有针对性的进行选点。随着将来雷电卫星定位系统的建成，结合该系统，可以科学地掌握输电线路沿线雷电活动状况，使线路的防