輸電線路差異化防雷技術應用研究

■王 強

（國網浙江省電力有限公司檢修分公司）

引 言

近年來，輸電線路途徑區域雷電事件頻繁出現，如果防雷工作不到位，那么極易威脅人身安全，并且會為電力企業帶來嚴重的經濟損失。為促進電力企業穩健發展，應從輸電線路運行風險防控工作入手，通過應用差異化防雷技術來降低線路故障發生率，使輸電線路工作性能最優化，促進電力系統穩定運行。當前，分析輸電線路差異化防雷技術實踐應用具有必要性和迫切性。

1 差異化防雷技術基本介紹

差異化防雷技術指的是基于地區自然條件以及輸電線路特征，針對性制定非同防雷方案的防雷方法[1]。由于電網供電要求逐漸提高，所以做好線路防雷工作十分關鍵，一般來說，防雷方法包括安裝避雷器（避雷針）、增置配套絕緣設備、安裝并聯間隙等。應用差異化防雷技術，能夠彌補單一防雷技術高成本、低效率等缺陷?，F今，多數地區輸電線路防雷工作多憑經驗開展，區段地形、氣象等條件僅被片面考慮，意味著防雷措施大體一致，最終會影響防雷效果，難以為輸電線路提供安全運行環境[2]。從實用性角度來看，應遵循一切從實際情況出發原則，實施因地防雷策略，經多種防雷技術聯用來優化防雷效果，使輸電線路正常工作。

2 雷擊跳閘影響因素分析

雷擊跳閘現象較為常見，一旦跳閘問題產生，人們生產生活會因停電而受到影響。為有效降低雷擊跳閘幾率，應客觀分析影響因素，大致了解雷擊跳閘現象發生原因，進而創意設計防雷方案。

2.1 耐雷水平

輸電線路跳閘現象出現，反映出線路自身耐雷擊性能較差，所以會放大雷電危害，并產生系列化危險。雷雨天氣出現后，線路耐雷性高低顯得尤為重要，一般來說，影響耐雷性因素包括桿塔高度、桿塔接地電阻、避雷線類型及布設方式、絕緣子位置及數量等。換言之，輸電線路耐雷性受多種因素影響，因雷擊范圍、雷擊強度、雷擊次數不盡相同，所以線路對雷電反擊力相應增強，這是降低雷擊危害的有效措施。深層次分析可知，桿塔越高，雷擊范圍隨之擴大，并且雷擊次數相應增多，這一因素與引雷成正比；接地電阻值增大，則耐雷水平減弱，主要是因為電阻值與桿塔頂部點位差成正比；絕緣子數量多少與閃絡電壓有直接聯系，因為工作電壓對線路耐雷水平影響較大，所以要合理調整絕緣子數量，保證各項參數設計的合理性[3]。

2.2 建弧率

雷電現象出現后，輸電線路與雨水接觸后，雷擊電流會對雷電防御力產生重要影響。正常情況下，閃絡現象不一定會誘發線路跳閘問題，但閃絡會為工頻電弧建立提供條件，一旦工頻短路環節通過電流，那么必定出現短路故障，進而產生跳閘問題?？偨Y來說，線路因雷擊出現跳閘問題，這與建弧率有直接聯系。

3 輸電線路差異化防雷技術應用阻力

3.1 線路路徑選擇不當

差異化防雷技術防雷效果之所以片面發揮，這與線路路徑選擇工作有直接聯系。當前，多數電力企業為快速完成輸電線路建設任務，往往忽視區域實際情況，并且前期準備工作不到位，致使差異化防雷技術的實踐應用流于形式[4]。這既會降低技術利用率，又會增加經濟成本，使輸電線路運行風險大大增加。

3.2 避雷線與避雷器低效應用

避雷線與避雷器是防控輸電線路受雷電沖擊的專項設備，但很多防雷技術人員憑借已有經驗來運用避雷設備，這既影響避雷效果，又會錯失線路雷擊防控的最佳機會，進而影響電能輸送效率及質量，最終降低電能用戶滿意度。長此以往，避雷線、避雷器設計工作將缺乏新意，并且輸電線路因避雷設備功能減少而增加安全風險，導致差異化防雷技術應用水平居低不高。

3.3 桿塔接地電阻控制不當

從輸電線路耐雷性影響因素分析中得知，桿塔接地電阻值大小對防雷性能有重要影響，實際上，接地電阻調節工作低效開展。分析原因可知，防雷技術人員片面認知地線桿塔高度與電阻大小間的關系，再加上接地電阻受環境影響較大，如果從業人員照搬理論知識于差異化防雷技術實踐環節，會加劇雷擊問題的負面影響，進而延長電能供應時間，并且電能質量難以得到可靠保證。

3.4 技術人員專業素質有待提高

輸電線路差異化防雷技術應用期間，技術人員專業素質和技術能力對防雷效果有較大影響?，F今，多數防雷技術人員實踐經驗較少，一旦輸電線路防雷要求多樣化提出，或者防雷技術聯用要求動態變化，這對技術人員靈活應對能力提出挑戰，如果技術人員難以全面地掌握差異化防雷技術的實施要點，那么防雷技術效用將片面發揮[5]。長此以往，技術人員會在本職工作中失去自信心，隨著工作壓力加大，多數防雷技術工作者會產生離職想法，意味著輸電線路安全防護工作失去人才支持，這對電力企業發展、電網建設將帶來負面影響。

3.5 絕緣方式創新速度緩慢

現今，多數供電企業在實際實施差異化防雷技術期間未有效采用現代化的不平衡絕緣方式，常用傳統方法執行線路防雷任務，殊不知，傳統絕緣法不能更好適應現代輸電線路防雷需要，并且會帶來系列化安全問題[6]。從另一個角度來看，不平衡絕緣方法在差異化防雷技術中具有較強實用性，如果不平衡絕緣法的作用低效現象，那么輸電線路安全性和穩定性會大大降低。

4 輸電線路差異化防雷技術應用過程及策略

4.1 應用過程

差異化防雷技術用于保護輸電線路安全，技術應用過程包括數據庫建立、技術方案修訂、效果評估，結合具體案例逐項分析各環節的應用。

4.1.1 實際案例

某供電企業電網位于城市西南部，所處地域雷電活動相對較多。220千伏電壓的輸電線路數量共45條，線路長度為1600.21千米；110千伏電壓的輸電線路共110條，線路全長為1462.37千米。據數據統計可知，2014—2019年，該地區雷擊跳閘現象共22次，雷電造成的經濟損失十分嚴重，并不同程度影響當地人們生產生活。

4.1.2 應用步驟

第一，構建防雷數據庫。為確保防雷工作有的放矢，事先了解雷區線路布設情況，經周密分析掌握線路運行狀態、了解雷電發生規律，分類、匯總數據信息，為防雷決策制定提供依據。數據庫內信息包括線路桿塔接地電阻值、桿塔接地引下線情況、絕緣子串結構及形式、桿塔受雷擊頻次及嚴重度、線路保護角等。

第二，修訂技術方案。具體定位防雷治理區域，了解雷電頻發區電閃密度，并對其進行等級劃分，基于輕重緩急有效完成防雷裝置配備任務，并穩步實施防雷策略。因為雷區內輸電線路特點不相一致，所以要針對性制定防雷計劃，盡可能提高防雷方案實用價值，為線路電能安全、穩定輸送保駕護航。在此期間，借助防雷數據庫獲取價值信息，如雷擊區段、防雷技術標準、以往雷擊及防雷資料，在問題總結基礎上，科學制定差異化防雷技術方案。

第三，差異化防雷技術應用效果評估。評估小組內部組織理論知識學習、防雷方案改進等活動，同時，組員之間互相交流防雷技術應用經驗，通過取長補短來提高差異化防雷技術實踐效用。此外，結合輸電線路運行需要，以及風險維護要點來革新防雷技術，以此優化防雷效果。待人力資源、技術資源準備就緒后，全過程驗收差異化防雷技術應用質量，針對不足之處及時彌補，最終得出具有參考價值的驗收結果，為日后輸電線路防雷工作奠定基礎。評估過后，從多方面、多角度總結防雷經驗，結合時代發展需要以及防雷要點來優化差異化防雷技術應用效果。

4.2 應用策略

4.2.1 選擇線路路徑

確定使用差異化防雷技術后，為確保防雷效果最大化，應優選線路路徑，經防雷需求分析合理調整防雷方案。由于線路途經區段存在差異，不同區段地形地貌不盡相同，所以要具體分析區段內雷擊現象，減少雷擊區段內線路數量，并做好雷區內已有線路安全保護工作。一般來說，高地勢、密集林密等區域易發生雷擊事故，基于此，輸電線路路徑繞開高危區，并強化區段內防雷力度，減少不必要的經濟損失[7]。

4.2.2 適當架設避雷線

安裝避雷線是防控雷擊的有效措施之一，要想充分發揮避雷線效用，應客觀分析影響因素，如雷電強弱程度、線路電壓安全范圍、地勢及氣象條件等，視情況聯用防雷方法，盡最大可能彰顯差異化防雷技術的應用效果。舉例來說，如果線路額定電壓不超過45千伏，那么雷擊后線路故障電流值較小，多數情況下出現短路、單相接地故障等現象。面對這種情況，防雷工作者制定中性點不接地方案，同時，制定備選方案，即消弧線圈接地方案。雷擊事件發生后，接地故障不僅局限于單相，還可能是多相，啟動相應的防雷預案，能夠減少跳閘現象。避雷線大多與變電站進入端線路匹配，避雷線長度約1.5千米，其防雷效果最大化。與此同時，在雷電活躍區段安裝長短不等的避雷線，以便為線路安全提供雙重保障，大大減少線路運行風險。本文介紹的案例項目中，保護電壓為110千伏輸電線路時，需架設1462.37千米的避雷線，視情況增設雙避雷線；保護電壓為220千伏輸電線路時，同樣堅持全線避雷原則，并架設1600.21千米的雙避雷線，合理調節邊導線保護角度，做好接地操作[8]。

4.2.3 合理安裝避雷器

輸電線路運行過程中，視情況安裝避雷器，雖然避雷器與上述避雷線作用相同，均起到防雷效果，但二者適用條件存在顯著差異，意味著工作人員要根據具體需求以及避雷裝置應用條件來選擇適宜的避雷設備。對于避雷器，該設備適用于高電壓輸電線路保護工作。避雷器應用原理總結為：實際電壓值變化幅度超過安全范圍時，相關動作接連出現，這時避雷器會在通路阻擋方面發揮作用，實現電流向大地導入，避免電壓持續升高，確保線路電能穩定、安全輸送。啟動差異化防雷技術后，應做好輸電線路桿塔改造準備，如塔頭安裝210個避雷針，桿塔數量為105個，線路安裝23個避雷器，桿塔數量為10個；塔頭安裝187個避雷針，桿塔數量為93個，線路安裝40個避雷器，桿塔數量為24個；塔頭安裝181個避雷針，桿塔數量為91個，線路安裝47個避雷器，桿塔數量為27個[9]。

4.2.4 減小桿塔接地電阻

之所以要將桿塔接地電阻值趨小化，因為這能強化輸電線路耐雷強度，大大減少雷擊現象，即便出現雷擊事故，也能減輕雷擊損失。對于防雷工作人員來說，要熟練應用多種降阻方法，掌握不同降阻方法操作要點，進而桿塔對雷電的抵御力會逐漸增強。常用降阻方法即利用降阻劑來調整土壤電阻值，盡可能擴大地網覆蓋范圍，進而提高防雷效率。正常情況下，桿塔接地電阻降低操作與地線科學架設操作聯用，110千伏輸電線路采用單線架設法；220千伏輸電線路常用全線型雙底線架設法。

4.2.5 提高技術人員專業素質

輸電線路防雷活動如火如荼得開展，要想充分彰顯差異化防雷技術應用效果，需要技術人員強化責任意識，在線路防雷實踐中出色表現，進而為電力企業順利轉型、電網事業繁榮發展而助力。對此，電力企業管理者應面向技術人員組織培訓活動，并外聘線路防雷經驗豐富、差異化防雷技術實踐能力較強的講師，結合當前輸電線路防雷現狀以及具體需求進行理論知識傳遞，讓從業人員掌握技術應用技巧，將多種防雷技術聯用優勢全面突顯，進而提高防雷效率，保護輸電線路安全。與此同時，組織多樣化培訓活動，如崗前培訓、在職培訓，讓技術從業人員盡快適應輸電線路防雷的區段環境，使其在防雷技術實踐中良好表現，為差異化防雷技術應用提供人才支持。隨著電力企業不斷發展，差異化防雷技術應用要點相應變化，這要求防雷技術人員適時強化業務能力、提高綜合素質，確保差異化防雷技術能夠更好地服務于輸電線路運行及維護，將線路質控水平大幅提升。

4.2.6 實施不平衡絕緣防雷法

隨著用電量逐年增多，高壓及特高壓輸電線路建設工作大范圍開展，確保電能供需達到平衡狀態。其中，雙回路架線方式高效應用，既提高了空間利用率，又減少電線架設成本，但雙回路架線方式存在電能中斷輸送這一不足，導致用戶用電滿意度大幅降低?；诖?，利用不平衡絕緣防雷法減少因雷電沖擊帶來的停電問題，在這一過程中要掌握不平衡絕緣防雷法應用原理，以便優化防雷效果，真正保證輸電線路安全。因為線路回路間增加絕緣子，雷擊現象出現后，在絕緣子作用下產生不同程度閃絡現象，一定程度上強化電線耦合性，進而起到防雷效果。需注意的是，工作人員動態監測絕緣層狀態，以及絕緣子數量減少情況，如果絕緣防雷裝置年限過久，或者設備外觀受損，應及時換新，以此增強抗雷擊性能，使輸電線路穩定運行。在此期間，定期維護不平衡絕緣防雷系統，確保輸電線路正常運行。

除上述介紹的幾種措施外，還應運用創意思路進行差異化防雷設計，適當提高差異化防雷技術實用性，將輸電線路運行風險有效防控，進而提升線路防雷性能。在此期間，參照電力企業防雷技術規范深入設計，在功能特性、耐雷效果、使用年限等方面入手，盡最大可能彰顯防雷作用，并全面提升線路防雷水平。長此以往，電力企業輸電線路建設工作能夠良性推進。

4.3 應用分析

4.3.1 參數統計方面

線路是電能運輸的重要載體，雷電作為時空外界因素，這種因素會不同程度影響電能質量及運輸速度。影響因素之一即雷電流幅值概率分布情況，這種因素具有不變性，基于雷電定位系統來確定；另一種影響因素為地閃密度，該因素特征與雷電流幅值概率分布情況的特征相反，地閃密度屬于可變性，導致變化的原因主要是地閃固定值和雷電日，主要依據氣象部門工作人員對其進行全方面的觀測和統計，以此完成防雷性能評估。

要想確保輸電線路穩定運行，應有效掌握雷電活動規律，做到防雷及時性和有效性，減少雷電對電能造成的損失。實際上，上述兩種因素還遠遠達不到預防效果，因此，需要構建完善的防雷評估體系，制定具體的評估策略，確保防雷性能準確分析、全面把握。

4.3.2 風險評估方面

首先，輸入相關信息。輸入線路地形特征、地理信息、地緣特征、地貌特征、結構特征等信息，勢必要保證信息完整性和真實性，這能為防雷性能研究提供基礎的信息支持，否則，差異性防雷技術在防雷性能評估中的意義無從顯現。

其次，統計單位時間內跳閘次數。跳閘因素是分析防雷性能時空差異的主要影響因素，對于工作人員來說，應創新統計方法，在規定時間內完成數值統計任務，并將已得數值作為不同區段的加權平均值，以便為防雷性能有效性分析和時空差異對比提供依據。

再次，參數精確統計。差異化防雷系統自應用期間，為準確獲取性能參數，應全面監控數據信息質量、適當掌控線路寬度、精確統計特定時間內地閃密度，據此得知輸電線路價值信息，為差異化防雷技術有效應用提供參考，進而推動電力企業穩健發展。

最后，客觀評估防雷性能?；谔l率數值評估差異化防雷技術的防雷效果，針對標準值、跳閘率對比分析，如果標準值不大于跳閘率，說明防雷效果能夠達到預期要求，并且電網穩定性和安全性能夠得到保證。除這種方法外，還能通過不同空間區域防雷效果對比來對其進行相關數值確定和等級劃分，由于地區間電力企業在輸電線路安全方面防控的要求存在差異性，所以要從地區實際出發，嚴格遵守當地電力部門的相關要求和規定[10]。除此之外，加強雷電預防力度，雷電預防性能分析階段，應全面保證相關計算工作的合理性以及計算數值的準確性，以免因計算失準增加計算次數，進而會浪費人力資源，并增強工作強度。地理環境相對復雜的地區分析防雷性能時，為提高分析結果參考價值，應通過局部細分法來減輕工作壓力，并利用加權算法減小計算誤差，使輸電線路防雷效果達到最佳。從中可以看出，評估差異化防雷技術應用效果，能為技術升級及創新提供有利條件，使輸電線路平穩運行。

結 論

綜上所述，電網建設工作方興未艾，為優化輸電線路建設效果、提升線路穩定性，應探索減少雷擊頻次以及雷擊受損程度的有效方法。差異化防雷技術有效應用，能為線路電能輸送活動創設良好環境，使電力服務效用最大限度彰顯，其中，避雷線合理架設、避雷器有效安裝、不平衡絕緣防雷法應用等方法能夠起到防雷效果，并突破輸電線路差異化防雷技術應用阻力。放眼長遠，輸電線路防雷要求會逐漸提高，所以要適時創新差異化防雷技術，為電力企業多元化建設提供優質服務。