彭昊、贺成才、朱海涛、肖燃阳
国网湖南省电力有限公司输电检修分公司 湖南 衡阳 421000
摘要：根据输电线路的特征来看，它的分布范围极广，覆盖的地域从一座高山穿过到另一座高山，绵延数百公里甚至长达数千公里。历经各种各样的气候变化和温湿度，及其复杂的地形、地势使得遭遇雷击的现象更为频繁和更大的破坏力，需要采取特殊的措施进行有效的维护工作。雷电是造成输电线路故障的主要原因之一，频繁的雷害现象已严重的影响了高压输电线路的安全稳定运行。本文作者分析了500kV输电线路雷击故障原因，并提出防雷措施。
关键词：500kV；输电线路；雷击故障；防雷措施
0、引言
500kV输电线路，所经地区主要为山峦起伏、地形剧变、峰高谷深，地质多为岩石，地理环境相当复杂，自然环境恶劣，线路设备大多处在高山大岭地区或雨雾环绕、年均雷爆日为40的中雷电地区。500kV线路是国家电网大动脉，所以做好高压输电线路雷击事故的分析与防治工作，对于确保电网的安全稳定运行起着重要作用。
1 输电线路雷击跳闸事故的原因分析
1.1故障点查找及故障原因初步判定
（1）发生线路跳闸后，根据两端变电站保护、故障故障录波、行波计算出故障点测距，以行波测距较为准确。
（2）以计算故障塔位为中心，大小号侧各延5至10基塔进行登塔检查并测量接地电阻，主要查看大小号通道有无树竹放电情况、绝缘子、金具有无灼烧痕迹。
（3）当发现绝缘子、金具有明显灼烧痕迹时，可初步判定为雷击跳闸。
1.2 避雷线的保护角
在防雷措施中架设避雷线是高压输电线路最有效的方法。避雷线的保护角的大小与防雷效果有着密切的联系。跳闸率随着保护角的增大而增加，绕击率则随着保护角的减小而降低。当保护角降低到一定程度时甚至可以起到屏蔽作用，保护导线不受到绕击。因此避雷线的保护角设置不合理是造成雷击故障的原因之一。
1.3 线路的绝缘水平
根据相关部门的统计结果，早期投入运行的线路在投运的初期有着很好的防雷效果，但是由于各种原因，运行若干年后，当初的设计方案已经无法抵御如今的雷电袭击，而且由于长期遭受风吹、日晒、沙尘等恶劣自然条件的影响，绝缘能力逐渐下降，由于没有及时有效的维护，随着接地体通流能力的下降，将导致跳闸率明显增加。
1.4 杆塔接地电阻
雷电影响输电线路跳闸原因是在雷击过程中使得输电塔点位突然升高，而决定这一现象的是输电塔电感以及接地阻抗，通过减少输电塔的接地电阻可以明显的提高线路遭遇雷击的抵抗能力，但是在一些地区接地电阻比较高的原因是：1、设计杆塔接地电阻山区地段较高（施工地网费用较高），杆塔耐雷水平达不到的500kV125～175kA、的一般标准；2、接地装置存在相当数量的不良缺陷，如接地装置残缺不全、外力破坏、降阻剂腐蚀等，部分单位改造接地资金投入不足，改造工作跟不上接地装置的损坏速度；3、设计阶段未准确提供每基杆塔的土壤电阻率，造成设计时个别杆塔接地电阻设计标准偏高，而线路接地装置的改造是以设计的电阻值作为判断的依据，使原本可以降低的电阻值长期得不到解决。
一般情况下，在经过各种措施进行降阻处理后，接地体的阻值在短期时间内基本符合要求，但是随着降阻剂的流失以及腐蚀等原因，接地电阻的阻值逐渐上升。如果没有定期的对线路接地体和引下线进行腐蚀情况检查，加之测试接地电阻时的测量误差等情况，将导致线路的接地电阻无法满足防雷要求。遭受雷击时就容易发生跳闸事故。
2、输电线路在遭受到雷电攻击的故障部位的痕迹
导致雷电攻击的位置不同的原因不止一种，本文对这些原因一一做出分析并总结。
2.1、雷击的放电痕迹的不同是因为电线杆塔的塔形不同
（1）就直线塔杆的垂直绝缘串而言，其遭受到雷电攻击后的放电痕迹表现为在瓷裙的边沿部位有着呈直线分布的灼伤，而且灼伤痕迹最严重的部位处于侧负荷的横担以及导线测绝缘子；银白色的明亮斑点会出现在导线以及悬垂线夹上；烧伤熔化的印记会出现在挂点金具与横担侧绝缘子的钢帽结合部位；如果直线塔干装配了均压环，雷击的放电痕迹同样也会出现在均压环上。
（2）对于没有安装跳线串的耐张塔杆来说，雷电攻击塔杆其放电路径是顺着直线的方向在最小的空气间隙中前进，这种放电形式是将横担侧上的绝缘子烧坏后对跳线进行放电；这一过程绝缘子串不会因为放电北击穿的原因是因为跳线的形状不规则，雷电的放电方向转而顺着直线攻向了横担侧；那么反而言之，如果绝缘子串被击穿原因很可能是跳线的驰度过大。
（3）干字型耐张塔的雷击放电痕迹如果和直线塔干的雷同，有可能是由于在耐张串的长度大于跳线串的长度的情况下，雷电攻击耐张塔导致耐张塔的塔头升压击穿了中相跳线串的原因。
横担侧受到严重的灼伤是因为在空气间隙和绝缘子串被击穿后，连接金具受到工频续流的作用。
2.2、不同类型绝缘子的放电痕迹
（1）就瓷质绝缘子而言，其在受到雷击之后外表会出现很明显的放电痕迹，包裹绝缘子的瓷釉部分剥落，放电痕迹的中间部位会变成白色以及掺杂着黑点的白色，而放电痕迹放的四周围会变成黄色或者黑色；电击所导致的高温将会直接灼烧钢帽的镀锌层，导致其放电处出现银白色亮斑；且雷击所导致的高温将直接蒸发掉零值及低值瓶中的水分，从而导致钢帽与钢脚之间出现分离情况。
（2）玻璃钢绝缘子的放电痕迹很轻微，在高压电路中，玻璃钢绝缘子受到雷击表面不会呈现大范围的放电痕迹，一部分玻璃钢绝缘子的钢帽上的银色亮斑的长度仅仅为一公分；就空气动力型绝缘子插花处理的防冰闪绝缘子串而言,绝缘子表面灼伤痕迹比较醒目,而其它普通绝缘子无明显烧伤痕迹。
（3）复合绝缘子在放电痕迹表现在瓷裙与横担侧的颜色淡化，放电痕迹的中心颜色由浅到深依次为白色渐变为棕色，复合绝缘子的金属端部会有明显的灼伤痕迹，若复合绝缘子安装了均压环同样放电痕迹也会在均压环上得以体现。
连接接地应下线的螺栓没有拧紧会导致接地应下线失效，从而造成放电痕迹出现。但是放电痕迹并不代表那里就是雷电攻击的故障点，放电痕迹有可能雷击产生了一连串反应而出现的，仅仅起到一个参考作用。
3、500kV输电线路雷击故障的防雷措施
3.1安装氧化锌避雷器
线路型氧化锌避雷器是利用氧化锌阀门柱具有的非线性伏安特性和通流能量大的特点制造的过电压放电器，它连接在导线上呈高阻状态，电力系统与地面之间几乎是绝缘状态;当系统出现雷电过电压达到起始动作电压值时，其电阻率骤然下降，迅速泄流，从而有效保护绝缘子不发生闪络。
国内外广泛使用氧化锌避雷器用于输电线路的防雷，并取得良好效果。安装氧化锌避雷器能后不仅能明显提高线路的反击耐雷水平，还能够在雷击导线时，通过泄流而保护绝缘子免遭闪络，有效的防止线路绕击故障。
如果每基杆塔都加装避雷器，可以有效的保护线路不发生雷击故障，但由于线路杆塔数量多，加装成本太高。为使得安装更科学、经济，安装避雷器应符合以下原则：
(1)对有雷击记录的杆塔，分析故障类型是绕击还是反击，根据不同的故障原因采取相应的安装方案;
(2)结合雷电定位系统，对没有雷击跳闸记录，但落雷密度大，反击耐雷水平低的杆塔，可根据现场实际安装避雷器提高线路反击耐雷水平;
(3)对山区处于沿坡、山顶、和跨沟地形的线路，在计算出绕击率高的杆塔，在沿坡的外边坡侧，山顶的两侧，跨沟的两侧安装避雷器;杆塔较高，周围有水系的杆塔，两边相安装避雷器。
3.2降低避雷线的保护角
对于已经投入使用的特高压输电线路，需要为其装设防绕击避雷针。确保其金属侧的指针朝向从避雷线的挂点朝着外向延伸，并以此来减少塔头附近的保护角，可以有效的增大避雷线的保护范围。同时根据塔形的具体情况和特点，确保安装防雷侧针以后，其保护角的设定全部较小，同时部分塔形的角度可以为负角。当雷击发生的时候，避雷针的接闪作用将会十分明显，可以有效的将较大的雷电电流引导于避雷针。这样能够有效降低绕击的发生率。
3 .3安装线路自动重合闸装置
安装线路自动重合闸，也是架空输电线路常用的一种防雷保护措施。安装后输电线路在遭受雷击跳闸时，雷击闪络大多能在线路跳闸后自动重合成功，并立即恢复绝缘性能。因此，装设线路自动重合闸可有效消除雷击故障缩短跳闸时间，提高线路供电可靠性。
3.4改善接地电阻
(1)降低接地电阻，是防止线路雷击反击跳闸的基本技术措施。在新建线路基建过程中，加大对隐蔽工程的监督验收工作，防止接地体违规连接，尽量避免采用降阻剂来降低接地电阻。
(2)在重污区，接地容易受到酸雨的腐蚀，在历年接地普测中，从接地开挖检查结果来看，杆塔接地锈蚀严重，部分杆塔接地甚至锈断。在巡视线路时，要重点观察接地引下线是否锈蚀，对锈蚀的接地引下线要及时处理。同时，要积极采取有效的防腐技术手段，在锈蚀严重的地段，可试用防腐涂料涂刷接地体。
(3)对山区受地质、地形影响，接地电阻难以降低的地区，使用的接地模块等方法来降低接地电阻。
4、结束语
500kV高压输电线路防雷,应根据不同域雷电活动特点,综合分析雷击故障的原因,然后采取相应的措施，由于雷电活动的特殊性,要从根本上杜绝线路雷击跳闸的发生是非常困难的,但雷电活动也有一定的规律性,只要掌握其规律,采取有效的治理措施,一定可以减少雷击闪络故障的发生,从而降低线路的雷击跳闸率,有效保障电网的安全运行和可靠性。
参考文献：
[1]王云龙.浅谈500kV输电线路雷击跳闸原因及防范措施[J].山东工业技术，2016（18）：182-182.
[2]赵建宁，谷定燮，霍锋等.高海拔地区500kV紧凑型线路过电压及防雷特性[J].高电压技术，2011，37（1）：57-61.