许永凯
国网蒙东检修公司鄂尔多斯市输电工区 内蒙古 呼和浩特 010020
摘要：现阶段，我国电力行业发展迅速，在实际的电力系统中，1000kV特高压输电线路对于整个系统的正常工作有着至关重要的作用，对于整个系统稳定性和安全性有很大的帮助。本文以1000kV特高压输电线路雷击分析为切入点，重点分析1000kV特高压输电线路防雷工程设计，避免输电线路遭受雷击影响，保障输电线路的正常稳定运行，希望为后续研究此类问题的电气人员提供可靠的参考价值。
关键词：特高压输电线路；防雷工程；设计
引言
为了保证特高压输电线路在运行过程中安全无误，对其输电线路进行防雷是一个重要的环节，只有对国内外特高压输电线路的实际运行情况做出充分的了解，并且吸取相应的经验，才能够建设成经济合理、技术先进的输电线路网络。通常情况下，特高压输电线路的建设地点及环境都相对比较恶劣，大部分线路网络都处于山区地带，从而雷电击打的情况十分常见，这也是特高压输电线路出现故障的常见情况。关于特高压输电线路的雷击主要有如下两个特点：首先，由于线路的绝缘程度相对较高，所以一般情况下雷击中塔顶发生闪络的可能性较小；同时，由于线路建成后的杆塔相对较高，所以绕击的情况很容易发生。欧美等发达国家为了使雷电过电压尽可能的被防护，都对特高压输电线路做出较为周密的防雷设计，并且也积累了大量的宝贵经验。所以为了解决我国1000kV特高压输电线路防雷击这个亟待解决的难题，对国内外的先进经验进行吸收和借鉴是十分必要的。
1输电线路雷电防护的重要性
通过对电力系统的故障检测结果发现，雷击给架空输电线路带来的供电故障不在少数，尤其是在那些雷电频繁发生的地区，只要发生电力系统故障，基本上都是由雷击造成的，人民日常生活也深受其害。另外，在山区地段，由于地理位置的原因，传输线会在大山上起伏架设，因此传输线会出现很大的垂直高度差，这就给冷热空气提供了很好的交替场所，空气对流现象频繁，传输线容易受到闪电的侵袭。因此，在线路的初步设计中，有必要考虑防雷结构的设计并阐明其合理性和重要性。
2特高压线路绕击分析
通常情况下，特高压线路的杆塔对于地面来说相对较高，所以输电线路上的工作电压幅值也相对较大。一旦出现雷雨现象，很可能在雷雨电荷的作用下，线路的杆塔顶部和线路附近的地面突起物对输电线路产生向上的迎面先导，这种情况会极大程度的使线路的屏蔽性能受到破坏，从而对线路产生严重的损害。这种原因的微观机制可以通过建立相应的几何和电气模型，通过分析地面、导线和避雷线之间的位置关系做出宏观的说明和微观的描述。特高压线路雷击跳闸的一个重要因素是绕击，为了提高输电线路的屏蔽性能，可以通过分析保护角来实现屏蔽性能的研究，并且特高压输电线路避雷线的屏蔽效果是否良好，也是评判保护角大小是否合理的一个重要标准。
3特高压输电线路防雷工程设计
3.1高压输电线路的防雷
（1）降低塔杆的高度和塔顶的电位，进而降低实际接电电阻，提高输电线路的防雷水平；（2）不断提高高压输电线路的绝缘配合水平，进而加强对输电线路的绝缘保护；（3）调整保护间隙，通过利用电弧闪络加强对绝缘子的保护，进而避免输电线路被雷电击中；（4）增设防雷装置，如避雷针等，提高输电线路的防雷屏蔽能力；（5）在重污秽和重腐蚀地区选用新型耐腐蚀的地线，以提高地线使用年限，延长防雷效果。
3.2避雷针防护
在进行雷电防护过程中，发现有些电力杆塔的位置很高，因此闪电发生的位置会与高压塔线之间的距离非常接近，甚至是直接与塔线平行，在这种情况下，塔所在的电磁环境极其复杂，如此近距离的接触也大大增加了因雷击而跳闸的概率。为了更好地应对这种状况，考虑在塔架上安装侧向避雷针。具体的方法与途径是在1000kV架空传输线的两极安装侧向的避雷针，同时在避雷针上增设绝缘体，目的是在引入雷电的同时提高绝缘效果，希望通过这个侧向避雷针来减少雷击现象的发生。
3.3新防雷方式无源电晕场驱雷器
无源电晕场无源驱雷器是利用金属多短针形成的“似尖端效应”，使电晕场驱雷器周围的环境电场远高于被保护目标物，但低于传统避雷针，从而使被保护物体处于相对安全的状态。这种驱雷器的结构是有许多放电极短针尖端组成的球面，下面是一个支撑座，当雷暴云来时雷云电场达到空气击穿阈值时，驱雷器电晕舱及尖端产生高达30mc/s电晕离子，在驱雷器及其被保护物体上方形成电晕离子层。覆盖在被保护目标上的电晕离子层抑制上行正先导的始发，从而大大减少接闪的可能性，更大程度地保护目标物不被雷击。同时电晕离子层离子在雷云电场作用下不断向上扩散，与雷云电荷相互作用，使云-地极板等效为漏电坏电容，有效抑制雷云充电至放电击穿水平，削弱了雷云下行先导的发展速度及强度，阻碍雷云放电通道建立。我们都知道雷暴的形成到泄放消失大约30min到60min的时间，半个小时后雷暴云就随着大风消散远去，实现“非引雷入地”防雷。这种防雷方式是近两年的新产品，拥有了国家发明专利及相应的实验室的认可。最重要的是在国网输电线路上已经得到应用，而且在关键线路起到了相当好的效果，经常跳闸的线路不跳闸了或减少了很多。无源电晕场驱雷装置区别于260多年来沿用的以避雷针为代表的“引雷入地”防雷方式，采取国际领先的雷电防护理论，运用屏蔽保护的原理，通过在雷云电场作用下可释放电晕离子，电晕离子覆盖在被保护物体形成屏蔽保护，可抑制上行先导的始发，削弱下行电导的发展速度，阻碍雷电通道建立，从而实现“非引雷入地”式防雷，是一种新型防雷装置。
3.4合理减小地线保护角
为了最大限度提高1000kV特高压输电线路的整体防雷性能，最重要的处理方案就是要减少输电线路绕击跳闸现象。地线的屏蔽性能直接影响输电线路防雷性能和出现绕击现象的概率。减少地线保护角可以有效地降低因绕击现象而导致的特高压输电线路故障，而且效果非常显著。另外，在实际的1000kV特高压输电线路设计过程中，需要根据实际的情况选择最佳的塔型，这就需要大量的时间和成本，在进行地线保护角的减小施工过程中，需要不断调整和优化地线支架的宽度，这就导致杆塔的承受能力逐渐增加，这样就会浪费大量的钢铁材料，使得输电线路的建设成本增加。在上述情况下，设计人员必须提前考虑好输电线路地线保护角减小的可行性，并制定最佳的使用方案后在进行施工。
结语
特高压输电线路的杆塔在架设过程中，一般距离地面的距离相对较高，这使得线路很容易在雷击的作用下发生绕击损害，所以在杆塔的顶部有针对性的设置避雷设备是必不可少的。另外，对于避雷线的机械强度和使用效果也要重视起来，不断的在实际中积累经验。综上所述，在特高压输电线路的防雷工程设计过程中，如果想将雷电损害所造成的影响从根本上进行控制，必须将系统的运行方式和特高压输电线路的实际运行情况进行结合，从而确定出最佳的防雷效果设计方案，只有这样才能够使雷电所带来的损害尽可能的最小化。
参考文献
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