作者：周春生 何连生 责任编辑：陈昕
陆良电网输配电线路防雷接地分析
[摘要] 通过对陆良电网近几年来110kV及以下线路跳闸进行统计分析，得出雷击跳闸的迅猛攀升是陆良电网线路跳闸率居高不下的主要原因。本文就雷击跳闸的原因进行分析，结合实际提出一些针对性的防雷措施并取得了明显效果。
[关键词] 输配电线路 耐雷水平 防雷 接地
1 前言
陆良县是一个群山环绕的坝区，属亚热带季风气候。四季雨水充沛，日照强烈，对流旺盛，雷电活动较为频繁，其年平均雷暴日为68天，属多雷区。近几年来，陆良电网输配电线路跳闸率一直居高不下，特别是雷击跳闸现象十分突出。据统计，在近几年的线路跳闸中，因雷击导致线路跳闸的约占20-40%，占了相当大的一个比重。因此，做好线路的防雷工作，提高线路的耐雷水平，能迅速遏制线路跳闸率的持续攀升，从根本上改善线路跳闸率居高不下的现状。
2 线路雷击跳闸情况统计分析
近几年陆良电网110kV及以下线路跳闸情况见表1、表2和图1。
表1：2001-2006年110kV及以下线路雷击跳闸率统计
（次/百公里·年）
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年 份 |
2001年 |
2002年 |
2003年 |
2004年 |
2005年 |
2006年 |
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跳闸率 |
0.477 |
0.381 |
0.477 |
0.242 |
0.696 |
0.402 |
表2：2001-2006年110kV及以下线路跳闸情况
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年 份 |
2001年 |
2002年 |
2003年 |
2004年 |
2005年 |
2006年 |
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总次数（次） |
148 |
97 |
115 |
75 |
92 |
97 |
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雷击次数（次） |
20 |
19 |
24 |
9 |
39 |
24 |
|
比率（%） |
13.51 |
19.59 |
20.87 |
12 |
42.39 |
24.74 |
图1：2001-2006年110kV及以下线路跳闸情况
从以上图表中可以看出，近两年来陆良电网110kV及以下线路跳闸总次数较往年相比呈下降趋势，但雷击跳闸次数却有所上升。这说明陆良电网110kV及以下线路跳闸情况总体来说正朝着好的态势发展，以往线路上经常发生的鸟害、污闪、树竹放电、外力破坏等故障均有不同程度地下降；而雷击跳闸却反而攀升，在陆良电网的线路跳闸中占据着不容忽视的主导地位，尤其是在山区的架空输配电线路中，供电故障一半是雷电引起的，其中配电网的雷害事故约占整个电力系统雷害事故的70%～80%。因此，必须大力加强输配电网的防雷保护，才能提高供电的可靠性。
根据雷击规律，加强多雷区和易击点的防雷措施能显著降低雷击跳闸率。陆良电网多雷区和易击点约占全线路总长的三分之一，是重点治理范围。尽快降低雷击跳闸率，电网的线路跳闸率也会急转直下，得到有效遏制，线路的安全运行水平将大大提高。
陆良电网110kV及以下线路大部分架设于山区和丘陵地带，杆塔本身又高出地面数十米，线路绵延数十公里，故沿线落雷密度较大，尤其是在一些突出的山顶、向阳的山坡、顺风的峡谷、狭隘的山区、土壤电阻率有突变地区以及大跨越和大高差档距处更是雷击多发区，架设于这些地段的输配电线路往往容易遭受雷击，成为雷电易击区。因此，采取各种行之有效的措施加强线路易击区的防雷保护，提高其耐雷水平，从根本上解决输配电线路的雷害问题。
3 采取的防雷措施
结合线路运行实际状况，按照“层层设防，突出重点，因地制宜，兼顾财力”的原则进行防雷工作，对不同雷击区域采取不同措施为线路设置一道道屏障，防止雷电波的侵入，提高线路的耐雷水平，从根本上降低雷击跳闸率。
3.1 降低杆塔接地电阻
对主要的110kV线路和部分35kV线路，采取降低杆塔接地电阻，是最直接、最有效的防雷措施之一。接地电阻阻值的高低是影响杆（塔）顶电位高低的关键性因素。杆塔接地电阻如果过大，雷击时易使杆（塔）顶电位升高，对线路产生反击。若接地电阻满足要求（见表3），则雷电波侵入时，绝大多数雷电流将沿着杆塔泄导入大地，不致破坏线路绝缘，从而保证线路的安全运行。
表3：有避雷线架空电力线路杆塔的工频接地电阻
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土壤电阻率（欧·米） |
100及以下 |
100以上
至500 |
500以上
至1000 |
1000以上
至2000 |
2000以上 |
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接地电阻（欧） |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
对于陆良召夸、大莫古、芳华、龙海山区的土壤电阻率较高的高山、岩石等地带，常采用换土、敷设射线、埋设连续伸长接地体、使用降阻剂和自动降阻接地模块等方法，起到较好的降阻效果。
除了改善接地电阻，还利用拉线、杆塔的金属部分、铁塔基础等做自然接地。良好的接地是线路得以安全运行的根本保障，若接地满足不了要求，雷电流就会泄导不畅，反而会使杆（塔）顶电位升高，对线路造成反击。因此，防雷与接地密不可分，必须相互配合，线路防雷工作才能卓有成效。
对于110kV西桥至大跌水线路，改善接地电阻，仍屡屡遭受雷击，经多次检查、测试才发现，故障杆段由于砼杆制造质量不良和运行年限较长等原因，杆内的钢筋已经锈断，砼杆经导通测试其阻值远远超标。因此，降低杆塔的接地电阻，必须做好两方面的工作：一是降低杆塔接地体处的接地电阻；二是改善砼杆内钢筋及接地装置的导通情况。要从源头上抓好砼杆的导通测试工作，在对新建线路验收时就要对全线砼杆逐基进行检测，对于内阻不合格的砼杆坚决不予入网运行。此外，对于已运行多年的不合格砼杆，严格按“二十五项反措”要求，从杆顶外引一根40×4镀锌扁钢，与地网连通。只有这样，才能保证雷电流能迅速泄导入大地，保护线路绝缘不受闪络。坚持每年对一些重要杆段的地网进行开挖检查，对不合格的地网应及时进行改造。
无避雷线的水泥电杆、金属杆塔的接地电阻虽然一般不限制，但在年均雷暴日超过40天的龙海山区，接地电阻也不宜超过30Ω。
3.2 提高线路耐雷水平，加强线路绝缘
绝缘子性能的优劣将直接影响到线路的耐雷水平。严格按照《架空送电线路运行规程》的规定定期对零值绝缘子进行检测，对不合格的应及时进行更换，并对绝缘子的劣化情况进行统计、分析，确保线路绝缘始终满足运行要求。
对于大莫古镇雷击频繁地区，采取有针对性的措施，适当加强线路的绝缘配合，以提高其耐雷水平。采取进一步增强线路的耐雷水平，提高绝缘子串的50%冲击闪络电压值措施，每串绝缘子串适当增加一片。35kV太平哨至召夸线路技改时增加了一片绝缘子，投入运行后，耐雷水平大大增强。
3.3 架设避雷线
架空输配电线路最有效的保护，是采用接地的避雷线，并且避雷线的保护角愈小，其遮蔽效果越好。110kV线路全线架设单避雷线，雷电活动频繁地区架设双避雷线；35kV线路一般不沿全线架设避雷线，只在变电站进出线1-2km架设避雷线。为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率，避雷线对边导线的保护角采用尽量小一些，一般在20°～30°以下。通过将架设避雷线和降低杆塔接地电阻这两种方法有机地结合起来，最大程度地泄导直击杆（塔）顶的雷电流，避免线路发生闪络。
3.4 装设耦合地线
对于110kV西桥至大跌水线路，已经架设了避雷线且经常受雷害侵袭的杆段，在山顶接地电阻受条件限制很难降低时，导线下方增加一条架空地线，称为耦合地线。耦合地线虽然不能减少绕击率，但能使该基杆塔地网与相邻杆段的地网得到良好的连接，相当于埋设了连续伸长接地体，这样当雷电反击线路时，能增大对相邻杆塔的分流系数和导、地线间的耦合系数，间接地降低了杆塔的接地电阻，从而保护线路不发生闪络。加装了耦合地线后，线路雷击跳闸率降低了40-50%左右。
3.5 加装负角保护针
在龙海山区35kV小冲沟至石槽河线路通道的山腰和斜坡处的杆塔，受地形的影响，其避雷线的实际保护角比设计保护角要大，边导线超出避雷线的屏蔽范围，线路存在绕击区。则在绕击雷活动频繁区段加装负角保护针，该保护针为上翘30度长约1.2m的屏蔽针，安装在线路两边相，将绕击区屏蔽掉，有效防止雷电绕击，起到了良好的防雷效果。
3.6 加装线路避雷器
对于35kV太平哨至召夸线路、35kV大西至召夸线路,雷电活动特别频繁,且接地电阻经反复改造仍达不到要求的杆段，采取加装线路避雷器。它与绝缘子串并联在杆塔上，因其残压低于绝缘子串的50%冲击闪络电压，因此，当杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时，避雷器和绝缘子的伏-秒特性（见图2）相互配合，避雷器就加入分流，大大提高了线路的耐雷水平，保证绝缘子不再闪络，避免了线路跳闸停电。
图2：线路避雷器及绝缘子的伏-秒特性图
此外，陆良召夸、大莫古、芳华、龙海山区在雷雨季节经常遭受雷击，造成线路跳闸，降低该段线路杆塔接地电阻比较困难，且费用高、工作量大，效果也受到一定的限制。所以对该山区个别高的杆塔、铁横担、带有拉线的部分杆塔和终端杆塔等绝缘薄弱点，装设线路型氧化锌避雷器进行保护，以降低该线路的雷击跳闸率，进而降低电网中事故的发生频率。
3.7 装设线路自动重合装置
输配电线路遭受雷击跳闸一般都是瞬时性接地故障，大多数情况下都能在线路跳闸后自动重合成功，因此，装设线路自动重合装置，大大提高线路的供电可靠性。
3.8 应用雷电定位系统进行分析
雷电定位系统是一种全自动实时雷电监测系统。当线路发生雷击跳闸时，雷电定位系统能准确定位雷击杆塔，帮助巡线人员及时查找故障点，大大节省巡线人员的故障巡视时间，使线路及时恢复供电，确保线路的供电可靠性。同时，通过对雷电定位系统的统计分析，能及时掌握雷电活动的规律、特性和有关数据，对于今后的防雷工作大有益处。
4 效果
综上所述，线路发生雷击跳闸的原因是多方面的，在选择线路防雷措施时根据线路遭受雷击的原因，采取针对性的措施，线路雷击跳闸率将从根本上得到控制。
陆良电网通过对雷击比较频繁的召夸、大莫古、芳华、龙海山区线路，在2007年初进行防雷、接地改进后，减少了大量的雷击跳闸次数，对比2006年度雷击跳闸率，防雷工作取得明显实效（见表4）。
表4： 陆良电网雷击跳闸率对比表
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年份 |
2006年 |
2007年 |
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雷击次数（次） |
24 |
5 |
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下降比率（%） |
0 |
79 |
参考文献：
[1] DL/T 620—1997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合
[2] Q/CSG 1 0703-2007，接地装置运行维护规程
[3] 国电发【2000】589号，防止电力生产重大事故的二十五项重点要求
备注：此文发表在《供电与用电》2009.3期
发布时间:2009-9-9 10:49:24
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