雷电参数及线路雷击跳闸运行分析Analysis on Lightning Parameters and Lightning Trip-out Characters
of Overhead Transmission Line
ABSTRACT：The paper gives introduction on instances of lightning detection and lightning parameters, lightning trip-out and superposition, fault spot lookup of transmission line. Lightning intensity affecting lightning trip-out, and the correlation of lightning trip-out rate to ground flash density are analyzed. Key factors to lightning protection of transmission line such as corridor landform, grounding resistance of iron tower, lightning current magnitude, grounding wire protecting angle, insulator type are studied. The paper also analyzes lines operations of high lightning trip-out rate, and lightning protection instance of line arresters. Carrying out integrated reconstruction of lightning protection, advancing lines design standard, strengthening management of relay protection and superposition, enhancing lightning protection management and scientific research of transmission line. At the end the paper emphasizes importance of lightning protection analysis, also gives expectation on lightning protection of power network with whole system and different strategy.
KEY WORDS：overhead transmission line; lightning parameters; lightning trip-out; influence factors; lightning protection reconstruction
摘要：介绍广东雷电监测情况及雷电参数特点，及线路雷击跳闸、重合闸及故障点查找情况；分析雷电强度对线路雷击跳闸的影响、雷击跳闸率与地面落雷密度的相关性；研究线路走廊地形地貌、杆塔接地电阻、雷电流幅值、地线保护角、绝缘子类型等关键因素对线路防雷运行的重要作用，分析高雷击跳闸次数、高雷击跳闸率线路及线路避雷器的防雷运行情况。建议开展输电线路综合防雷改造、提高防雷设计标准、加强线路继电保护和重合闸管理、加强防雷运行管理和科研应用。最后强调加强线路防雷分析和雷击跳闸规律研究的重要性，并对开展电网整体防雷和差异化防雷进行展望。
关键词：输电线路；雷电参数；雷击跳闸；影响因素；防雷改造
0 引言
2008年1-8月广东电网110kV及以上线路雷击跳闸465次，跳闸率1.24次/百公里，跳闸次数及跳闸率均较2007年同期下降；110kV及以上线路雷击跳闸次数占线路总跳闸的比例为64.4%，其中500kV、220kV、110kV线路雷击跳闸比例分别为56.5%、51.0%、70.0%；110kV及以上线路雷击事故6次，事故率0.016次/百公里，其中500kV线路连续两年无雷击事故，110kV线路雷击事故最多、事故率最高。本文结合对2008年1-8月广东雷电参数及线路雷击跳闸关键影响因素分析，探寻线路雷击跳闸的规律特点，并提出线路防雷工作建议。
1 雷电探测及雷电参数
1.1 雷电定位系统
截至2008年8月，广东雷电定位系统共有18个雷电方向时差探测站投入运行，广东电科院负责系统的运行维护和日常值班工作，确保雷雨季系统始终处于正常运行状态。各运行单位运用系统准确指导查找线路雷击故障点，大大减轻巡线劳动强度，缩短线路故障停电时间。同时有效利用雷电定位系统开展雷电参数统计和线路防雷运行分析，成效显著。
1.2 地面落雷密度
2008年1-8月广东省平均地面落雷密度13.85次/km2，雷电日约138日，雷电强度较去年同期明显增强，其中落雷密度最大的地区为广州27.01次/km2、最小的为梅州8.25次/km2。
2008年1-8月及2007年同期连续两年落雷密度位于前七位的地区为广州、佛山、惠州、东莞、湛江，连续两年位于后七位的地区为潮州、清远、汕头、揭阳、韶关、梅州。
图1 广东地面落雷密度统计
Fig.1 Stat. of ground flash density of Guangdong
1.3 雷电流幅值概率分布
将2008年1-8月广东地区雷电流幅值概率分布曲线与过电压保护规程[1]推荐的概率分布曲线LgP=-I/88比较，15kA以下雷电流幅值概率明显高于规程，而15kA以上雷电流幅值概率明显低于规程。较小的雷电流容易绕击导线造成线路跳闸，可能导致线路绕击跳闸率高；但较小雷电流大多低于110kV及以上线路反击耐雷水平，击中地线一般不会造成反击跳闸。
图2 广东雷电流幅值概率分布曲线
Fig.2 Distribution of lightning current magnitude probability
雷电流幅值大于20、40、60、80kA的概率约分别为54%、19%、8%、3%，雷电流幅值大于100、120、150 kA的概率约分别为1.5%、1.0%、0.5%。按照线路典型反击耐雷水平[2]，可近似认为110kV、220kV、500kV线路架空地线遭受雷电流后，发生反击跳闸的概率分别大于8%、1.2%、0.4%，这正是110kV、220kV线路反击跳闸率明显高于500kV线路的原因。
2 雷电强度对线路雷击跳闸影响分析
2.1 雷击跳闸指标评估
一般情况下，线路雷击跳闸率与地面落雷密度正相关，但统计2008年1-8月雷电强度对线路雷击跳闸率的影响规律并不典型：落雷密度由2007年同期的9.95增大到13.85次/km2，但计算500kV、220kV、110kV线路雷击跳闸率为0.27、0.69、1.93次/百公里（未折算），均较去年同期明显降低。折算到40雷电日后，500kV、220kV、110kV线路雷击跳闸率分别为0.05、0.14、0.39次/百公里.40雷电日。
对2008年广东地区统计雷电强度明显增大，但线路雷击跳闸率明显降低的原因分析如下：
1）地面落雷密度与线路走廊落雷密度并不完全等同，由于雷电活动的分散性，线路走廊落雷次数不一定随地面落雷次数增加；
2）地面落雷密度是反映雷电强度的重要参量，却并不能完全表征地区雷电强度，雷电强度还与雷电流幅值、波形等参数有关；
3）2007年10月新建梧州、玉林两个探测站，系统覆盖面增大、探测效率提高，有可能探测到广东西北地区此前探测不到的较小雷电流，因而2008年探测落雷次数较2007年明显增加；
4）2001-2007年雷电探测站一直维持16个，其间历年雷电探测数据可比性较强，但1997年系统投运以来软硬件不断改造升级，个别探测站也时常故障停运，导致系统探测效率及探测精度动态变化，影响历年雷电探测数据的可比性；
5）雷电探测站在全省布局并不均衡，因此21个地区探测数据可比性受到影响，但在全省探测站数量和布局相对稳定的情况下，各地区自己历年雷电探测数据具有较强可比性；
6）2008年1-8月线路雷击跳闸率较去年同期下降，除与雷电分散性相关外，还与广东电网大力开展综合防雷改造和防污调爬，线路耐雷水平提高有关。
2.2 雷击跳闸率与落雷密度相关性统计
2008年1-8月500kV线路雷击跳闸线路中，韶关、珠海的跳闸率较高，但落雷密度均低于全省平均落雷密度；广州、汕尾、清远的跳闸率较低，但广州、汕尾的落雷密度高于全省平均落雷密度。可见地区落雷密度对500kV线路雷击跳闸率的影响规律并不典型。
110kV线路雷击跳闸线路中，清远、肇庆、茂名的跳闸率较高，且肇庆、茂名的落雷密度高于全省平均水平；揭阳、潮州、河源的跳闸率较低，且落雷密度均低于全省平均水平。
可见，地区落雷密度对110kV线路雷击跳闸率的影响规律具有一定的典型性，即线路雷击跳闸率与统计落雷密度的正相关性110kV线路最强，220kV线路次之，500kV线路最弱。这与雷电活动具有分散性和统计规律、各电压等级线路覆盖范围不同相一致。
图3 110kV线路雷击跳闸率与落雷密度相关性
Fig.3 Correlation of lightning trip-out rate to flash density
3 线路雷击跳闸关键因素影响分析
3.1 线路雷击跳闸重合及故障点查找情况
2008年1-8月500kV、220kV、110kV线路雷击重合成功率分别为100%、93%、92.6%，220kV、110kV 线路雷击重合成功率相对较低，主要与方式安排部分线路重合闸退出运行，线路雷电反击导致两相或三相接地故障等因素有关；
表1 雷击跳闸重合及故障点查找情况
500kV、220kV、、96.6%，均较去年同期明显提高。近年广东电网明确要求加强线路故障点查找工作，及时发现和消除缺陷，因此雷击故障查找成功率明显提高。
3.2 地形地貌影响
线路走廊地形地貌对线路防雷影响较大：地理位置不同，雷电活动存在差别，微地形对局部气候和雷暴过程产生作用，如南方沿海地区靠近赤道且受海洋气象影响、雷电强烈，一般情况下山区比平原雷电强度大等；杆塔或雷击相地形不同，大地对线路的屏蔽效能存在差别，屏蔽效果差则雷电更易
击中线路。
2008年1-8月110kV及以上线路雷击跳闸山地或丘陵地区占76%，其中处于山顶的占40.8%、处于山腰的占15.3%；平原或其它地区雷击跳闸占24%。这与山区雷电强烈及土壤电阻率较高、杆塔接地电阻相对较高有关；
110kV及以上线路雷击边相跳闸地形，处于下山侧的占24%，处于上山侧的占14%，其余的跳闸相地形不明确，或为非典型地形及非边相跳闸。可见处于下山侧的边相导线由于大地屏蔽效果差，容易遭受雷电绕击跳闸。
3.3 杆塔接地电阻影响
杆塔电感及杆塔接地阻抗决定杆塔雷电冲击电位升高，降低杆塔接地电阻能显著提高线路反击耐雷水平，但对防止线路绕击影响不大。鉴于降阻措施对线路防雷的有效性和针对性，应尽可能降低杆塔接地电阻，如按低于15欧或低于10欧进行设计和改造。
线路雷电反击跳闸主要是接地电阻偏高或雷电流幅值较大，而广东部分杆塔接地电阻偏高原因，主要是山区土壤电阻率高、降阻改造困难，杆塔接地引线或接地极盗失，杆塔接地极掩土被大雨冲刷导体外露、接触不良等。
表2 雷击跳闸杆塔接地电阻分布
Tab.2 Distribution of grounding resistance for trip-out
统计雷击跳闸杆塔接地电阻分布情况，500kV杆塔接地电阻均小于20欧，对应雷电流幅值绝大部分处于60kA以下，远未达到线路反击耐雷水平，可见500kV线路雷击跳闸基本上由雷电绕击引起；
220kV、110kV线路接地电阻大于15欧的雷击跳闸比例分别仅为21%、29.2%，并不显著高于低接地电阻杆塔跳闸次数，原因是高接地电阻杆塔运行数量比例相对更少；此外，220kV、110kV线路接地电阻小于10欧的跳闸比例分别达67%、47.1%，排除其中较大雷电流导致的反击跳闸，大致可看出220kV线路绕击跳闸比例高于110kV线路，而反击跳闸比例低于110kV线路。
3.4 雷电流幅值影响
对于110kV及以上线路，雷电流幅值较小时绕击概率相对较大，3-30kA雷电流就可导致绕击跳闸；随着雷电流幅值增大如超出50-100kA，则110kV、220kV线路反击跳闸概率明显增大；
当雷电流幅值更大，超出反击耐雷水平时，雷击线路反击跳闸将不可避免。但出现较大雷电流概率较小，如2008年1-8月广东地区大于150kA雷电流的概率仅0.5%，落到110kV及以上线路的概率就更小。统计引起线路雷击跳闸的雷电流幅值分布情况如下：
500kV线路120kA以下雷电流比例92.3%，大致低于线路反击耐雷水平，基本为绕击跳闸。220kV 线路60kA以下雷电流比例为63.8%，大多为绕击跳闸。110kV线路30kA以下比例16.6%，60kA以下比例37.5%，大多为绕击跳闸。
表3 线路雷击跳闸雷电流幅值分布
Tab.3 Distribution of lightning current magnitude
for lightning trip-out
综合雷击故障杆塔接地电阻、雷电流幅值及杆塔地形、故障相数及排列位置、地线保护角等参数，对线路绕击、反击跳闸情况进行统计：
表4 线路雷电反击、绕击跳闸比例
Tab.4 Proportion of lightning back strike-out and shielding failure trip-out for transmission line
500kV、220kV、110kV线路反击跳闸比例约分别为7.7%、44%、59.4%，反击跳闸率0.02、0.30、1.15次/百公里；线路绕击跳闸比例约分别为92.3%、56%、40.6%，绕击跳闸率分别为0.25、0.38、0.79次/百公里。
可见，110kV及以上线路反击、绕击跳闸比例与上述雷击跳闸线路杆塔接地电阻、雷电流幅值分布基本吻合，具有一致性。
3.5 地线保护角影响
减小地线保护角是防止线路雷电绕击的主要技术措施，设计规程要求500kV、220kV、110kV线路地线保护角分别小于15、20、25度，根据前面的统计结果，广东线路绕击跳闸比例较高，建议500kV、220kV、110kV线路设计保护角分别按小于5、10、15度考虑，特别是500kV线路和同塔多回共架线路，可采用负保护角。
统计雷击跳闸线路保护角，500kV、220kV、110kV线路保护角小于15度的跳闸比例分别为92.4%、56.2%、30.9%，可见在相同保护角范围，随着电压等级和杆塔高度增加，线路跳闸（主要是绕击）比例明显增加。
表5 线路雷击跳闸地线保护角分布
Tab.5 Distribution of grounding wire protecting angle for lightning trip-out
3.6 绝缘子类型影响
统计雷击跳闸线路故障绝缘子类型[3]，500kV、220kV、110kV线路合成绝缘子分别占69.2%、45%、52.6%，玻璃绝缘子分别占30.8%、54%、46.6%。可见500kV线路合成绝缘子雷击闪络比例较大，220kV、110kV线路合成、玻璃绝缘子雷击闪络比例相差不大。
表6 雷击跳闸杆塔绝缘子类型统计
Tab.6 Stat. of insulator types for lightning trip-out
线路绝缘子雷击受损数量或比例，可能主要由不同类型绝缘子挂网数量或比例，以及雷电活动分散性决定，对于相同雷电耐受水平的合成或玻璃绝缘子，暂时无运行经验表明合成比玻璃绝缘子更易遭受雷电闪络。
早期防污调爬使用的合成绝缘子确实存在电弧距离较短、与相应电压等级玻璃或瓷绝缘子电气性能不等效的情况，导致线路耐雷水平下降、雷击跳闸率提高。同时运行表明，合成绝缘子耐受雷电流
及工频电弧作用不如玻璃绝缘子，容易造成硅橡胶材料或端部密封结构缺陷。
4 高雷击跳闸率线路防雷运行分析
分析线路雷击跳闸对电网安全运行的直接影响，首先看雷击跳闸次数，雷击跳闸次数越多，无论跳闸率高低，对电网的可能危害就越大。
2008年1-8月500kV线路跳闸最多的为曲花乙线、江茂甲线、东惠甲线各2次。220kV线路跳闸最多的为阳仙甲、乙线各4次，其次为风岭线、潖从甲线、东黎甲线各3次。110kV线路跳闸最多的为三安甲、乙线共10次，桃吕线7次，睦悦线、潖迳乙线、禾笔线各6次，悦禄线、潖迳甲线、南浸线各5次；
评价不同线路防雷设计和运行维护水平，或线路走廊雷电活动强度，则必须分析线路雷击跳闸率。统计15km以上线路雷击跳闸率，500kV线路东惠甲线跳闸率最高，达3.96次/百公里。220kV线路风岭线、东黎甲线跳闸率较高，分别达11.46、10.66次/百公里。110kV线路悦禄线、潖迳乙线跳闸率较高，分别达27.90、22.62次/百公里。
上述线路雷击跳闸率较高，主要是线路大多处于山区，土壤电阻率较高、降阻困难，杆塔接地电阻相对较大，发生反击概率加大；山区杆塔一般架设在山顶或山腰斜坡，大地屏蔽作用减弱，发生绕击概率同时加大。此外山区微气候可能导致雷暴过程更强烈。
5 线路避雷器防雷运行分析
截至2007年，广东分别在4回500kV、93回220kV、373回110kV线路安装线路避雷器，分别占全部线路回数的5.5%、17%、16%。
截至2008年8月，500kV、220kV、110kV线路安装线路避雷器杆塔数分别为10、1052、3130基，安装数量分别为24、2642、8359相。500kV线路中，曲花乙线安装12相，惠汕甲、乙线和江茂甲、乙线各安装3相。
2008年1-8月500kV、220kV、110kV线路避雷器平均每相分别动作1.2、2.6、2.1次，500kV、220kV线路避雷器保护有效率达100%，110kV线路避雷器仅保护失效5次，避雷器保护动作率和有效性均处于较高水平，且220kV线路避雷器动作率高于500kV和110kV线路避雷器；500kV、220kV、110kV 线路避雷器分别受损0、6、20相，损坏率分别为0%、0.23%、0.24%。
线路避雷器对于提高线路耐雷水平、降低雷击跳闸率，特别是对防止易击段、易击塔线路绝缘子雷击闪络作用显著。线路中间避雷器主要用于保护绝缘子、提高线路耐雷水平，线路终端避雷器除保护绝缘子外，主要用于加强变电站雷电侵入波保护、使线路开关免遭多重雷击损坏。
广东线路避雷器运行可靠性和效果总体良好，存在问题主要有：个别避雷器电气、机械性能变差；由于安装选点不当或雷电活动分散性，部分线路防雷效果不明显；由于安装不当、绝缘配合或其它原因，个别避雷器存在保护失效现象；避雷器本体、绝缘子间隙受弯曲应力累积作用发生断裂；避雷器电气连接受损或脱离装置故障；避雷器金具及计数器等部件锈蚀损坏等。
在当前广东线路雷击跳闸率仍然居高的形式下，继续推进线路避雷器的防雷应用具有重要意义[4-5]。但是不能盲目安装和随意扩大规模，应加强针对性和技术经济比较。
6 线路防雷工作建议
6.1 开展线路综合防雷改造
按照南方电网公司要求，推进线路防雷综合改造，加强管理和积累运行经验。建议考虑对雷击跳闸率较高、跳闸次数较多的500kV东惠甲线、江茂甲线、曲花乙线，220kV风岭线、东黎甲线、阳仙甲乙线，110kV悦禄线、潖迳乙线、三安甲乙、桃吕线、睦悦线等实施综合防雷改造；
防雷改造应有针对性，至少积累该线路3-5年以上的雷击跳闸数据，经分析和现场调查，明确造成线路跳闸率高的主要原因。原则上500kV线路重点防绕击，110kV线路重点防反击，220kV线路应同时防绕击和反击。
对于已开展或完成改造线路，应跟踪1-5年积累运行数据，明确是否取得实效。对于部分线路改造效果不明显的，应分析具体原因，总结经验和教训。
6.2 提高线路防雷设计标准
广东经济社会发展进入新阶段，线路走廊选择困难或别无选择，新建线路处山区或突出暴露地形居多，容易遭受雷击，因此必须在规程基础上提高防雷设计标准[6-7]。此外，已运行线路杆塔高度、结构和空气间隙固定，开展防雷改造具有局限性，必须从设计源头把关。
根据前述线路绕击、反击比例分析结果，建议500kV线路、同塔多回线路采取5度以下及负保护角，220kV、110kV线路分别采取10度、15度以下保护角，最大限度减少线路绕击跳闸；
建议加强线路绝缘设计，采用较大电弧距离合成绝缘子，增加玻璃绝缘子片数，将瓷绝缘子更换为玻璃或合成绝缘子等。位于山顶或突出暴露地形易击杆塔宜使用玻璃绝缘子。加强绝缘可按提高10%-20%考虑，同时也应提高塔头尺寸和空气间隙裕度，防止塔头间隙放电概率增大。
6.3 加强线路继电保护和重合闸管理
线路防雷在一次方面存在局限性，由于雷电强度的概率分布特性、防雷设计和改造的技术经济限制，线路雷击跳闸率只能降低到一个可接受水平，不可能降低到更低水平。
因此，在采取措施降低雷击跳闸率的同时，更应通过加强继电保护和重合闸管理，避免继保故障和不必要的重合闸退出，在雷击故障发生后及时切除故障和恢复送电，防止瞬时雷击故障扩大或造成线路永久停电。其次，应继续加强电网规划和建设，完善网架结构，提高供电可靠性。
6.4 加强线路防雷运行管理和科研应用
广东历年110kV及以上线路雷击跳闸比例平均占总跳闸的60%以上，必须高度重视线路防雷工作。应结合生产MIS建设，统一和规范线路雷击跳闸记录格式和防雷运行报表，完善线路雷击跳闸信息，及时开展防雷运行总结和分析评估；加强线路防雷运行维护，及时查找雷击故障点和更换受损绝缘子；制定和执行线路设备检测、抽检和改造计划，组织落实重大反事故措施；加强雷电定位系统运行维护和软硬件升级，及时更新线路坐标，提高应用水平，有效指导线路雷击故障点查找和雷电参数分析；积极开展线路防雷科研[8-13]和新技术应用。
7 结束语
输电线路和电网雷电防护是一项长期工作，随着线路规模扩大，电网结构复杂，以及气候变化、雷电活动频繁，电网雷害事故明显增多，加强雷电参数及线路防雷分析，开展防雷改造、采取有效的防雷措施显得特别重要；
近年雷电物理和雷电监测技术研究取得显著进展，雷电仿真和试验工作积极开展，特别是电网整体防雷思想和差异化防雷策略初步贯彻实施[14-15]，必将极大的提高输电线路和电网雷电防护技术和水平。
参考文献
[1] 中华人民共和国电力行业标准，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合(DL/T620-1997)[S].北京:中国电力出版社，1997.
[2] 解广润．电力系统过电压[M]．北京：水利电力出版社，1985．
[3] 严璋，朱德恒．高电压绝缘技术[M]．北京：中国电力出版社，2002．
[4] 彭向阳，郑晓光，钟定珠.加强广东电网110kV及220kV敞开式变电站雷电侵入波保护分析[J]，广东电力，2008，21(7):18-21.
Peng Xiangyang，Zheng Xiaoguang，Zhong Dingzhu. Research on incoming lightning protection for 110kV and 220kV open-air substations in Guangdong Power Grid[J]. Guangdong Electric Power，2008，21(7):18-21.
[5] 彭向阳．广东省金属氧化物避雷器运行情况分析[J]．电瓷避雷器，2007，(6)：21-25．
Peng Xiangyang．Analysis on service status of MOA in Guangdong province[J]．Insulators and Surge Arresters，2007，(6)：21-25 (in Chinese)．
[6] 陈维贤．电网过电压教程[M]．北京：中国电力出版社，1996．
[7] 张殿生．电力工程高压送电线路设计手册[M]．北京：中国电力出版社，2003．
[8] 王茂成，张治取，滕杰，程学启，李强，季善浩，董海峰．1000kV单回特高压交流输电线路的绕击防雷保护[J]．电网技术，2008，32(1)：
1-4，14．
Wang Maocheng，Zhang Zhiqu，Teng Jie，Cheng Xueqi，Li Qiang，Ji Shanhao，Dong Haifeng．Lightning Shielding Failure Protection for 1000 kV Single Circuit UHV AC Transmission Line [J]．Power System Technology，2008，32(1)：1-4，14 (in Chinese)．
[9] 白云庆，印华，吴高林，王勇，唐世宇．重庆电网输电线路防雷计算中参数的选取[J]．高电压技术，2007，33(12)：162-163，172．
Bai Yunqing，Yin Hua，Wu Gaolin，Wang Yong，Tang Shiyu．Parameters Selection for Lightning Protection Calculation for Transmission Line in Chongqing Grid [J]．High V oltage Engineering，2007，33(12)：162-163，172 (in Chinese)．
[10] 郑江，林苗．特高压线路的避雷线保护范围设计[J]．中国电力，2007，40(11)：54-56．
Zheng Jiang，Lin Miao．Design on the lightning protection coverage of the lightning shield conductor for UHV transmission line [J]．Electric Power，2007，40(11)：54-56 (in Chinese)．
[11] 谷定燮，周沛洪，戴敏，修木洪，严飞．1000kV交流输电工程防雷保护研究[J]．高电压技术，2006，32(12)：40-44．
Gu Dingxie，Zhou Peihong，Dai Min，Xiu Muhong，Yan Fei．Study on Lightning Performance of 1000 kV AC Transmission Project [J]．High V oltage Engineering，2006，32(12)：40-44 (in Chinese)．
[12] 葛栋，杜澍春，张翠霞．1000kV交流特高压输电线路的防雷保护[J]．中国电力，2006，39(10)：24-28．
Ge Dong，Du Shuchun，Zhang Cuixia．Lightning protection of AC 1 000 kV UHV transmission line [J]．Electric Power，2006，39(10)：24-28 (in Chinese)．
[13] 李立浧，司马文霞，杨庆，冯杰．云广±800kV特高压直流输电线路耐雷性能研究[J]．电网技术，2007，31(8)：1-5．
Li Licheng，Sima Wenxia，Yang Qing，Feng Jie．Research on Lightning Withstand Performance of ±800 kV Ultra HVDC Power Transmission Line from Y unnan to Guangdong [J]．Power System Technology，2007，31(8)：1-5 (in Chinese)．
[14] 陈家宏，张勤，冯万兴，等．中国电网雷电定位系统与雷电监测网[J]．高电压技术，2008，34(3)：425-431．
CHEN Jia-hong，ZHANG Qin，FENG Wan-xing，et al. Lightning location system and lightning detection network of China power grid[J]．High Voltage Engineering，2008，34(3)：425-431 (in Chinese)．
[15] 陈家宏，王剑，童雪芳，刘亚新，王海涛．电网雷害分布图研究[J]．高电压技术，2008，34(10)：2016-2021．
CHEN Jia-hong，WANG Jian，TONG Xue-fang，LIU Ya-xin，WANG Hai-tao．Research on power grid lightning hazard maps[J]．High Voltage Engineering，2008，34(10)：2016-2021 (in Chinese)．
作者简介
彭向阳（1971-），男，高级工程师，硕士，从事输电线路及过电压绝缘配合工作
周华敏（1965-），男，高级工程师，从事输电线路、电网运行技术管理
浅析架空输电线路雷击跳闸分析及防雷摘要：架空输电线路是电力系统的重要组成部分。由于它暴露在自然之中，故极易受到外界的影响和损害，其中最主要的一个方面是架空输电线路遭遇雷击，从而影响线路的供电可靠性。文章结合本人从事输电线路工程多年的工作经验介绍了几种架空输电线 路房雷的措施及方法。 关键词：雷击跳闸；防雷；避雷器；接地电阻；保护角 abstract: the overhead transmission lines is an important part of the power system. because it is exposed to the nature, so vulnerable to outside influences and damage, one of the main aspects overhead transmission lines is encountered by lightning, thus influence lines of power supply reliability. based on the transmission line i have engaged in engineering working experience for many years introduces several overhead transmission lines room the measures and methods of thunder. keywords: lightning trip; lightning protection; lightning arrester; grounding resistance; protect horn 中图分类号：tu895 文献标识码：a 文章编号： 1引言 架空输电线路雷害事故的形成通常要经历这样四个阶段：输电线路受到雷电过电压的作用；输电线路发生闪络；输电线路从冲击
同力电厂线路雷击跳闸原因分析及防止措施 摘要：针对鹤壁同力发电厂两台机组送出线路连续出现因雷击导致机组跳闸的现象，详细介绍了故障现象，保护动作情况及绝缘损坏情况，以及运行人员处理情况，配合试验院有关专家进行了故障原因的综合分析。得出由于地形特征和线路防雷设计的不完善是导致线路连续雷击跳闸的的根本原因。最后提出加装新型线路防雷措施，改进保护跳闸逻辑，有效地防止了因线路雷击导致的机组跳闸事故。 关键词：线路雷击；原因分析；防止措施 1 前言 2006年6月30日，同力电厂#1、#2机组通过发变线单元接线方式接入系统桃园变的I、II段母线，内桥开关断开，厂用电自带，机组运行正常。19时20分41秒，#1、#2机组运行中突然Ⅰ同桃1、Ⅱ同桃1开关跳闸，机组负荷均为175MW。当时天气为大雨并伴有雷电。当晚两机先后分别启动并网。 2006年9月21日，#2机组通过发变线单元接线方式接入系统桃园变，#2机组带负荷150MW，厂用电本机自带，机组运行正常。0时18分18秒，Ⅱ同桃1开关跳闸。当时为雷雨天气，鹤壁雷电不断。 2 系统概述 同力电厂采用单元制供电方式，#1、2机组分别通过两条供电线路至桃源变电站与220KV系统并列。两条供电线路可以通过短引线采用内桥形接线联络，机组既可以单独通过各自的线路与系统并列运行，也可以通过内桥开关公用一条供电线路与系统并列运行。 系统采用大电流接地系统，#1、#2主变中性点设有接地刀闸，高备变采用中性点固定接地方式。 #02启备变引自一期220kv系统，可根据需要方便的在220KV东（西）母间切换。 3 事件经过 3.1同力6月30日两台机组因线路雷击相继跳闸 2006年6月30日，#1、#2机组通过发变线单元接线方式接入系统桃园变的Ⅱ、Ⅰ段母线，内桥开关断开，厂用电自带，机组运行正常。19时20分41秒，#1、#2机组运行中突然Ⅰ同桃1、Ⅱ同桃1开关跳闸，机组负荷均为175MW。当时天气为大雨并伴有雷电。当晚两机后分别启动并网。 经查：（1）Ⅰ同桃1“光纤差动保护”和“高频距离零序保护”动作，Ⅱ同桃1“高频零序保护”动作；（2）鹤壁电业局检查I同桃线路，发现在52号杆塔处A相绝缘子上下均压环上有雷击痕迹，并分别有被电弧烧成的直径约1公分的两个洞。 3.2同力9月21日#2机组因线路雷击跳闸事件 2006年9月21日，机组通过发变线单元接线方式接入系统桃园变，#2机组带负荷150MW，厂用电由本机带，机组运行正常。0时18分18秒，Ⅱ同桃1开关跳闸。当时为雷雨天气，鹤壁雷电不断。 经查：（1）Ⅱ同桃1“高频距离零序保护”和“光纤差动保护”动作。检查保护录波和线路故障录波器，确认是线路A相接地，故障测距：18.25km，桃园变测距：3.9km。（2）事故后鹤壁电业局检查Ⅱ同桃线路，发现在60号杆塔处与I同桃线路52号杆塔处相同的情形，只是Ⅱ同桃线路A相绝缘子不仅有雷击痕迹而
高压输电线路雷击跳闸问题分析 发表时间：2019-06-21T10:19:36.750Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：冯洋杨文宁 [导读] 摘要：如今，为了有效确保电力供应的稳定性以及安全性，电力企业都加大了自身的综合管理能力，并且运用了一系列多元化的控制措施来确保电力系统的安全生产。 （国网新疆电力有限公司哈密供电公司新疆哈密市 839000） 摘要：如今，为了有效确保电力供应的稳定性以及安全性，电力企业都加大了自身的综合管理能力，并且运用了一系列多元化的控制措施来确保电力系统的安全生产。但是，在高压输电线路中仍然存在比较严重的雷击跳闸故障，相关电力工作者必须对其产生的原因进行全面分析，并采取有效的解决措施，确保电力传输的安全性和稳定性。鉴于此，本文就高压输电线路雷击跳闸问题展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。 关键词：高压输电线路；雷击跳闸；解决办法 1.高压输电线路雷击跳闸问题的产生 1.1雷击现象的产生 雷击现象是导致电力供应存在安全风险的重要自然因素之一。不仅会导致输电线路出现绝缘子闪络问题，而且给后期的线路维护检修制造了巨大困难。常见的高压输电线路雷击跳闸主要有以下两种方式：（1）直击雷：就是在雷雨天气，雷与地面的某个单元之间形成了较为强烈的放电现象，导致处于两者之间的物体受到几百万伏电压的影响，出现融化等现象。往往在实际生活中，直击雷会与设置在塔顶的避雷装置，产生较强烈的放电现象，并导致瓷瓶出现闪络的问题。（2）环绕雷：和直击雷不同的是，其在发生放电过程中，不会通过塔顶的避雷装置，而是直接与高压输电线路发生直接的放电，尤其是一些较为空旷的平原地带，环绕雷经常发生。当高压输电线路发生雷击现象时，如果输电线路距离地面的高度不超过20米时，可以通过计算公式计算其每年单位公里可能出现的雷击次数：N=R×10H/1000×100×T 次/100km*a。该公式中用一年中出现雷雨天气的平均时间代表T，高压输电线路距离地面的高度代表H，雷电与大地之间的放电密度代表R。 1.2环绕雷相关因素分析 为了对高压输电线路雷击跳闸的原因进行一步分析，通过对其进行模拟实验，对环绕雷形成的原因进行了分析计算，发现高压输电线路的杆塔高度、地形地貌、架空线路的高度以及导线的保护角度都可能引发环绕雷的发生。例如相同区域相同绝缘配置的情况，高压输电线路的杆塔越高，其耐雷水平也就越低。主要是因为导线距离地面的距离较远，地面所起到的屏蔽作用不断降低，环绕雷对高压输电线路产生的破坏也就越大。尤其是山区的高压输电线路雷击问题，为了降低产生环绕雷的几率，必须采用3倍以上平地高压输电线路的控制手段，加大对输电线路大跨度、高度差的控制。 2.解决高压输电线路雷击跳闸问题的有效对策 根据高压输电线路实际应用情况，在整个过程中需要了解实际情况，确定合适的应对措施。如下： 2.1提前设置避雷架 根据高压输电线路的实际设计要求，在实施阶段需要了解避雷线的分流类型。根据电压值和电流设计的要求等，在雷电流分开引导设计中，进行导线预设。结合导线耦合作用和其他方面内容，在设计阶段了解电压值，线路电压值越高，避雷线作用越明显。此外避雷线造价比较低，在高压线路设计的阶段，进行可行性分析。 2.2避雷器的运用 避雷器的设计符合要求，一般情况下，线路型的设计符合要求。根据实际设计模式，优点在于容量大、重量轻和体积小的特点，根据避雷器的实际设计概况以及保护范围等提前设计，进行大面积使用，提升稳定性。 2.3避雷线跳脱以泄流 避雷线的雷电引流设计符合要求，一般情况下在构架分析的阶段，达到泄流的作用。一般情况下，在后续设计阶段，如果不能满足设计要求，容易出现通道堵塞的现象。一般情况下，高压输电线路的后续设计需要明确内容，只有做好线路预设，才能提升可行性。 2.4设施接地设计 接地设计的目的是对已经收集的电流进行引入处理，一般情况下为了避免出现雷电反应或者其他异常现象，要确保接地设计符合要求。一般情况下，为了保证安全，在后续设计中需要明确概况。 3.高压输电线路防雷保护与绝缘配合 3.1避雷线 （1）考虑到线路电压超过110kV，且处在雷击频繁发生的地区，所以装设两根避雷线。对辖区内单根避雷线进行改造，是现阶段必须尽快解决的实际问题。实践表明，当本地区高压输电线路采用双根避雷线后，并将保护角控制在20°以内，可有效防止雷击跳闸。可见，在雷击频繁发生的地区，采用单改双的措施是十分有效，应坚决予以实施。（2）当线路采用双根避雷线时，其对边导线提供的保护角必须满足规程的要求：当电压为110kV时，保护角不能超过25°；当电压为220kV时，保护角不能超过20°；对于大跨越杆段，其保护角应控制在15°以内。（3）对于地区内经常受到雷击破坏的杆塔，需要取消地线间隙，保证避雷线直接通过杆塔实现接地，从而保证泻放能力。（4）在线路终端布置的杆塔，其架空地线需要借助变电站构架和地网实现相连。（5）如果地区内高压输电线路的避雷线遭到锈蚀，或运行时间超过15a，则要在检查确认的基础上立即予以更换。 3.2杆塔 该地区杆塔防雷方面应注意以下问题：（1）不允许继续将拉线作为杆塔的接地引下线，尽早开展全面改造，进行地网的敷设。（2）对采用钢芯进行接地的杆塔，需要更改成在外部进行单独敷设的引下线，线路为镀锌钢绞线，在表面进行热镀锌，截面根据热稳定要求进行选择。 3.3接地装置 （1）对高压输电线路而言，其耐雷水平受杆塔接地电阻影响，两者成反比关系，具体如表1所示。由表1可以看出，随着电压等级的不断升高，接地电阻所起到的作用明显增大。考虑到地区内土壤电阻率相对较高，需进行土壤置换，也可对地网形式进行更换。处于雷击
配网输电线路雷击跳闸故障及对策分析 发表时间：2017-03-28T10:39:24.143Z 来源：《基层建设》2016年36期作者：郑晓铭[导读] 文章主要对配网输电线路雷击灾害及防雷接地措施进行分析，避免更多事故发生。 广东电网梅州大埔供电局广东省梅州市 514299 摘要：雷电现象在我们生活中非常常见，通常情况下雷电具有很高的电压，如果雷电击中输电线路将会出现非常严重的安全隐患。为了最大程度地减少安全隐患出现，电力部门需要采用正确的防雷技术，以减少输电线路出现雷击跳闸的现象，减少雷电现象对输电线路的破坏。文章主要对配网输电线路雷击灾害及防雷接地措施进行分析，避免更多事故发生。 关键词：输电线路；雷击；防雷引言 在社会经济快速发展过程中，人们对电能的需求越来越多，这就给电路行业发展提出了严峻的挑战，为了满足人们的用电需求，电力部门架构了更多的输电线路。但是，因为雷击而引起的输电线路运行故障问题越来越多，每年都有因为雷击而引发的停电事故，影响了输电线路设备的安全运行，造成了严重的经济损失。所以，我国的电力行业要加紧输电线路防雷技术的研究，提高电网系统的安全水平。 1配网输电线路雷击跳闸故障分析雷电主要产生于积雨云中，积雨云某些云团带正电荷，某些云团带负电荷，这些正负电荷会对大地产生静电感应，这样地表物体便会产生异性电荷。当这些电荷积聚到一定程度时，云团与云团间电场强度以及云团与大地间电场强度便可把空气击穿，开始放电，产生闪电与巨响，同时形成很大的雷电流，这就是我们通常所说的雷电。 在现阶段，我国的输电线路往往都是建设在比较空旷的地方，而这部分地方恰恰是雷击发生概率比较大的地方。在雷击发生的时候，可以在短时期内给输电线路造成非常大的破坏，在高压线路遭受雷击之后，系统就会做出跳闸和切断线路额反应，整个系统也会因高压形成损害。在雷击发生的地点，如果其周围的绝缘措施和抗高压能力低，就会出现连锁破坏，而造成更大的财产损失，如果周围有居民区还会起人们的生命财产安全造成威胁。众所周知，雷击对高压线路的损害是非常大的，在雷击发生之后，所要进行的维修工作也需要投入大量的人力和财力才能够很好的对其进行修缮。雷击会造成电力的传输失败，人们生活质量也会受到影响，结合上述所讲，输电线路的防雷接地技术就是非常有必要的。应用防雷接地技术，能够有效的降低甚至避免雷击的负面影响，我国的用电质量和效率也会得到很大程度上的提升。 2配网输电线路防雷措施分析 2.1选择合理的路径 不同区域的地理环境和条件存在一定的差异，导致遭受雷电袭击的几率也不同，容易遭受雷电袭击的往往是输电线路的铺设路径存在问题的地方，为此，在选择输电线路的路径时需要尽量避开容易发生雷电袭击的地点，具体要求如下：尽量不要选择环山、水塘、树木等；尽量不要选择土地电阻率会随时发生变化或已经发生变化的地方；尽量避开山谷和峡谷等区域；尽量避开地下水位高和地下有导体矿物质的区域；不要选择阳面的山坡或者土壤条件较好的山地区域。 2.2架空避雷线 为了有效避免其被雷击，应采用架设避雷线的方式来有效规避雷击，在应用这一措施过程中，相关人员应该在线杆的顶部架设避雷线，当此线架设完成之后，线杆之下的输电线路就会受到避雷线的庇护，这样当雷击出现的时候，雷电就会落在避雷线上，然后顺着此线的引导流入到设置好的接地装置中，之后通过装置导入到大地中。所以说，为了确保输电线路能够规避雷击，就应根据实际情况来设置避雷线，在设置过程中，应该对线路的数量进行考虑，通常情况下设置一根避雷线即可，但若是情况特殊，也可以酌情考虑。 2.3安装避雷器 避雷器的使用弥补了避雷线的不足之处，在输电线路上安装避雷器需要设置一个固定的雷电流值，当雷电流值超过固定值时，避雷器就会启动，避雷器和避雷线两者之间进行良好的配合达到分流的目的，将电流导向地面，从而保证输电线路的电压不会出现问题。在避雷器安装时需要选择最佳的铁塔线路，对现有的资源进行合理利用。 2.4安装自动重合闸装置 为了进一步的提高输电线路的防雷能力，不仅应该安装相应的保护装置，还应该安装自动重合闸，而之所以要安装重合闸，是因为很多线路故障的出现都是瞬时性的，尤其是在线路遭受雷击的时候，绝缘子就会出现闪络现象，进而导致跳闸现象出现。所以说，安装自动重合闸是非常有必要的，此闸的存在可以有效地缓解跳闸现象的出现，进而将雷击的不利影响降至最低，确保输电线路的正常运行。据有关部门统计，国内110kV线路及以上高压线路有75%至95%的线路可成功重合闸，电压等级为35kV与小于35kV的输电线路有50%至80%的线路可成功重合闸。因此，可通过对架空输电线路装设自动重合闸装置，来降低输电线路雷击事故率。 2.5提高绝缘水平 绝缘子是输电线路中的重要元件，能够对母线起到固定、支持的作用，让带电导体与大地之间隔绝足够的安全距离。一般来说，绝缘子需要具有很高的电气绝缘强度和很强的耐潮湿性能。但是，由于长期处于交变电场的环境当中，绝缘子的绝缘性能会发生下降，甚至功能完全丧失。如果电网系统的工作人员没有及时对这些性能下降或者功能丧失的绝缘子进行更换，就容易在雷雨天气发生闪络事故。所以，为了维护电网系统的运行安全，必须提高输电线路的绝缘水平，定期对输电线路的绝缘子进行测试与检修。根据我国的相关规定，测试与检修的周期一般为两年，对于零值、低值、有可能发生闪络效应的绝缘子，要及时进行更换维修；对于一些绝缘水平比较低的输电线路，需要增加绝缘子的数量，加长绝缘子的结构长度来进行防雷。 2.6降低接地电阻 使用避雷线和避雷器的防雷效果并不是最好的，为了使输电线路的防雷效果提高，需要对接地的电阻进行调整，让接地电阻的值减小，下面对减小接地电阻的方法进行介绍。一是，使用爆破技术。此种技术是一种新型的技术，主要原理是改变一定区域内土壤的性质，通过爆破的方法将一定区域的地面炸开，将电阻率比较小的物体压入地下，从而改变土壤的导电性能。二是，使用适量的降阻剂。将降阻剂放置在铁塔的附近，让被包裹的电解质、水分等快速地进入土壤，从而达到降低土壤电阻的目标。 2.7中性点接地
根据电气几何模型对10kV配电线路雷击跳闸率的计算 发表时间：2019-01-23T11:57:01.113Z 来源：《河南电力》2018年16期作者：黄正洋[导读] 本文先分析了对10kV配电线路雷击跳闸率计算的重要性 黄正洋 （江苏科能电力工程咨询有限公司 210000）摘要：本文先分析了对10kV配电线路雷击跳闸率计算的重要性，然后分析了10kV无避雷线线路电气几何模型原理以及根据电气几何模型对10kV配电线路雷击跳闸率的计算。 关键词：电气几何模型；10kV配电线路；雷击跳闸率；计算1对10kV配电线路雷击跳闸率计算的重要性首先我们要知道10kV配电线路是电力系统发、变、输、配、用五大子系统中可以说是配电系统的一个非常重要的组成部分。所以说它主要是承担着向负荷分配电能的重任，那么这样一来的话其安全稳定运行就显得至关重要，可是实际上由于配电线路的绝缘水平低的影响，那么再加上网架结构复杂，就会使其不具备防护直击雷的最基本的能力。除此之外雷电在导线上产生的感应雷过电压实际上我们也知道能够达到500kV以上，这个数字肯定是大大超过了10kV配电线路的基本的绝缘水平。据不完全统计，实际上在电压等级的电网中，发生的雷击跳闸率居高不下不仅如此它还经常有柱上开关、刀闸、避雷器还有变压器、套管等设备在雷电活动时损坏的问题的频繁出现。 当前我们知道的10kV配电线路主要防雷措施就包括安装避雷器、架设避雷线或者说是耦合地线、安装绝缘子还有过电压保护器及架空绝缘导线等措施也可以同时进行。所以说尽管10kV配电网大量使用避雷器可是也难免会出现问题，这主要表现在运行中因避雷器质量、老化等问题而使一些避雷器在雷电活动的时候就很有可能会发生击穿故障，不仅如此击穿后须停电才能处理好发生的问题，那么这在一定程度上也可以说是降低了供电可靠性。在现有线路架设避雷线、或者耦合地线以及架空绝缘导线工程最大的特点也就是量大而且成本高，所以说这些因素就一定是会在很大程度上制约了该项防雷措施的整体的推广。那么假如说是盲目加强线路绝缘的情况下，就会导致雷电波沿线传播从而就会使线路终端避雷器遭受雷电冲击的频次大大的增强，进而就肯定会增大线路终端避雷器损坏的风险。 所以说对10kV配电线路制定的各项防雷措施实际上并未达到良好的防雷效果，不仅如此而且防雷设备的运行维护不当也在很大程度上严重危害了电网的稳定运行。那么就需要建立一套更好的10kV配电线路防雷性能评估体系，不仅如此还一定要以制定科学、合理的防雷策略或者说是形成各项防雷措施的最佳的优化配置为主要目标，然后要保证良好的运行维护方案是降低配网雷害各种故障的一个非常重要的手段。下文将讨论根据输电线路电气几何模型思想从而就可以建立10kV配电线路电气几何模型，那么这样做的结果就是可以实现对其耐雷性能以及防雷策略的有效评估，更重要的就是可以为10kV配电线路防雷策略的制定提供非常重要的依据。 2 10kV无避雷线线路电气几何模型原理分析 这里我们所说的电气几何模型实际上就是将雷电的放电特性跟线路结构尺寸进行紧密联系从而建立的一种判断雷击点的这样一种几何分析计算模型。而且不仅如此它也主要用于无避雷线的配电线路屏蔽保护计算时的几何作图分析法之中。那么实际上对于三角形排列的单回线路而言，可以这样说线路横担长度与双回杆塔是类似的。所以说假如说我们采用三角形排列导线电气几何模型原理的话，上相导线暴露弧就一定会与边相导线暴露弧交于一点，可是从另一个方面来看我们还可以根据暴露弧投影法原理，而去假设杆塔横档长度是相同的这样一来的话，那么上相导线就一定会暴露弧投影从而就会被两边相导线的暴露弧投影所覆盖，然后我们还要注意雷电直击导线的总暴露弧投影长度实际上是与双回杆塔相同的。所以我们就可用双回塔作为分析10kV配电线路电气几何模型原理的典型模型。换句话说也就是对于10kV配电线路而言，实际上击于大地的雷电流在导线上产生的感应雷过电压它是非常可能会造成线路跳闸的问题的。那么在这种情况下我们对于10kV配电线路就必需得考虑雷击大地时，这种情况下能够在导线上产生的感应雷过电压的影响到底是什么。 实际上我们可以对电气几何模型做了一定程度上的改进。首先基于电气几何模型的雷击距理论我们需要考虑的因素可以说是较多的。而相比之下对于水平导体而言，我们知道不同学者得出的雷击距公式也肯定是不同的，可是实际上大部分学者的雷击距公式有一个共同点就是雷电流的一元方程，所以这样来看的话我们就会发现他们未考虑线路高度的差异对击距的影响。这个时候就应该保证计入导体高度的击距公式一定要适用于导体高度在一定的范围不仅如此还要保证雷电流幅值在一定范围内，只有这样才可以保证雷击距公式具有更好的普适性。其次雷电先导发展到架空导线侧边的时候会发生变化，它就会受到地面形状的影响，进而就很有可能会导线和地面被雷击。这个时候我们会发现实际上雷电先导对地击距同对导线击距的比值或者说是击距系数其实是小于1的。另外就是雷击于大地在导线会产生的感应过电压的大小的情况下，也就会在一定程度上导致感应过电压的大小一定是与雷击点到导线的水平距离的大小、或者说是导线高度以及雷电流大小有着非常密切的关系。就比如说我国规程就规定了雷击大地时在导线上产生的感应过电压的大小，通过分析10kV无避雷线线路电气几何模型原理我们就可以顺利地进行根据电气几何模型对10kV配电线路雷击跳闸率的计算分析。 3根据电气几何模型对10kV配电线路雷击跳闸率的计算分析 3.1线路直击雷跳闸率计算 一直以来我国线路防雷计算中判断绝缘是否闪络的情况下，实际上一直是用比较绝缘子串两端出现的过电压以及绝缘子串或者说是空气间隙放电电压方法作为一个非常重要的判据，这里的过电压超过绝缘的放电电压也就说我们说的判为闪络。具体计算过程就是取10kV配电线路波阻抗，然后就可以根据彼得逊法则从而得出线路直击雷耐雷水平。 3.2感应雷跳闸率的计算 我们知道当雷云对线路附近的地面进行放电时，那么就一定会使得先导通道中的负电荷被迅速中和，不仅如此先导通道所产生的电场也会迅速降低，这样一来就一定会使导线上的束缚电荷得到释放，而且还会使沿导线两侧运动形成感应雷过电压。那么假如说是雷电通道中的雷电流在通道周围空间建立了强大的电磁场的情况下，这个时候电磁场的变化也就肯定会使导线感应出很高的电压，然后就会出现静电感应电压和电磁感应电压两者相互叠加的情况进而就很有可能会使导线上产生过电压。 4结语
输电线路雷击跳闸事故分析与防治探讨 发表时间：2017-08-08T16:52:14.253Z 来源：《电力设备》2017年第10期作者：王慧莉[导读] 摘要：随着社会的发展，人们生产生活对电力的需求不断提升，输电线路规模跟着逐年扩大，而输电线路又是最易受雷击的地面基础供电设施之一 （绵阳启明星集团有限公司） 摘要：随着社会的发展，人们生产生活对电力的需求不断提升，输电线路规模跟着逐年扩大，而输电线路又是最易受雷击的地面基础供电设施之一，近年来雷电、台风等气候现象频发，，虽电网防雷技术有所上升，但雷击仍是导致跳闸事件发生的首要原因，威胁着整个电网安全，同时影响人们正常用电，因此积极分析输电线路雷击跳闸事故分布、原因是很有必要的，为防治措施的提出提供重要依据，时电网安全得到良好保障。 关键词：输电线路；雷击跳闸；防治措施 近年来我国气候环境有了较大变化，雷电、台风等气象活动更加频繁，它们是正常自然现象，对电网安全威胁不可避免，因此输电线路薄弱处极易发生跳闸事故，造成范围大小不等的片区停电，对人们正常生活及社会经济生产都带来了较大影响，为降低及预防输电线路雷击跳闸事故的发生，首先应对故障原因展开分析，为措施的提出和实施做好铺垫。 1 输电线路雷击跳闸事故特点分析 对近几年来雷击跳闸事件分析发现有以下几方面特点：（1）电压等级，统计发现输电线路雷击事件发生率由高到低位居前3位的电压等级为220kV、500kV和33kV。（2）地形地貌，输电线路遭雷击比例有多到少分别为山地、丘陵和平原。（3）输电线路遭雷击位置，最多被雷击处为边导线，其次为中相导线，再次是三相导线。（4）线路地线对边导线保护角大小因素，保护角超出15°遭雷击较多。分析上述特点可知220kV级电压、山地或丘陵的边导线，以及线路地线和它保护角超出15°的线路是防雷击的重要对象。 2 输电线路雷击跳闸事故原因分析 从上述输电线路雷击跳闸事故特点可以看出发生雷击的重要因素有地形。除此之外还包含接地电阻、绕击和反击影响两个关键方面。（1）接地电阻-接地电阻直接代表着输电线路的电阻的传导能力，它是将雷电传导至大地的最基本手段。需要注意的是其电阻还和时间长短存在密切相关性，早期在进行降阻处理时，基本都符合基本要求，随着时间的推延，使用时间长降阻效果会跟着越来越弱，这会使接地电阻呈逐年上升趋势。（2）绕击和反击影响-线路落雷形式来看，绕击稍多于反击。 3 输电线路雷击跳闸事故防治措施 3.1选择适合的地形架设输电线路 山区、丘陵是输电线路雷击跳闸事故多发地，因此可知地形是雷击发生的重要因素，由此可知选择适宜架设点是预防雷击的首要环节。电网设计人员在输电线安置前，应先清楚考察地势，设计出尽量避免不利地形的优化方案，比如河谷、山区风口处、峡谷顺风口等，这些都是雷电暴走途径；地面以下存在导电体矿物质；电阻率发生异常的土壤地带；周边为丘陵的潮湿盆地位置；断层处；岩石、土壤交界处等等，选好地形架设能有效降低雷击跳闸事件的发生率。 3.2降低接地电阻 首先应择取自然电阻率低的位置设架。当接地电阻难以满足需求时，其一，对水平接地体进行扩延，如接地体多根放射状分布、延伸接地体长度、设接地网等等；其二，使用竖井接地极、深埋接地极等垂直接地体；其三，做降阻剂填充处理，降阻剂应具备合理、经济、性能稳定、无腐蚀性等特点；其四，对于周边土壤有电阻率异常或降低的现象，可采用换土法来替换附近土体；同他多回线路可使用不平衡绝缘方法来降低雷电对输电线路的损害范围；此外还有爆破接地、水体接地等应用较少的降低接地电阻法。 3.3进一步提升输电线路绝缘水平 对山区、丘陵等雷击多发地域，以及雷击遭受频率较高或是预估高发位置，可使用增加绝缘子片数量的方式，来提升线路抗雷击能力。输电线路装置都具备有避雷线，而当杆塔全部高度超出40m后，每增加10m就应跟着增加1片绝缘子（146mm绝缘子）。另外常用来提升耐雷水平的方法还有增加塔头空气间距、另外改用大爬距绝缘子等。 3.4尽量减小避雷线架设保护角 通过输电线路雷击跳闸事故特点分析发现，边导线保护角也是造成雷击的重要危险因素。通常情况下制药输电线电压等级不低于110kV都需全线架设避雷线，并注意其装设方式同雷击可能性大小的密切关系。（1）单回输电线路，330kV电压等级线路及其以下级电压线路保护角最好不超过15°；500kV-750kV电压等级输电线路架设的避雷线保护角还要更小，最好不超出10°。（2）同塔双回及多回线路，110kV输电线路避雷线应不超出10°；而220kV及其以上电压等级书店线路避雷线保护角则不宜超出0°。 除上述常用防治雷击措施外，还可加强线路避雷器，如根据雷击特点安装符合外套的氧化锌避雷器，反击雷多的杆塔应三相全装备，邻杆塔也在内；绕击雷多的杆塔，在绕击一侧或两侧进行安装，来节约经济成本。另外，自动重合闸、安装招弧角、实施可控避雷针技术、应用消弧线圈接地式等也是耐雷、降低输电线路跳闸事故发生的有效措施。 结论 综上所述，电力是人们生产生活不可缺少的重要来源，近年来雷电、台风等自然气象的频出，为保证持续供电，降低输电线路雷击跳闸事故发生率是其重要举措，怎样做到防雷，首先应对以往雷击事故多发位置、地域等特点展开分析，掌握输电线路雷击高危因素，总结发现寻求防雷法应将输电线路运行方式、路线途经地域雷电强度、地貌特点、土壤电阻率等情况做全面考虑，不同条件下的输电线路采取相应科学的防雷措施，因地制宜才能取得更优的避雷效果，减少电力系统经济成本，降低输电线路雷击跳闸率，保障电网正常供电。 参考文献： [1]彭向阳，周华敏，谢耀恒等.同塔多回输电线路几种防雷击跳闸措施的评估[J].南方电网技术，2012，（3）：28-32. [2]韩斌，杨金成.关于一起雷击跳闸事故的分析及防治措施探讨[J].科技与创新，2014，（19）：37-38. [3]杭帅.输电线路雷击跳闸和防治[J].城市建设理论研究（电子版），2011，（23）.
线路雷击跳闸的原因及条件 本文介绍了线路雷击跳闸的二大条件及主要原因。 一般情况下35kV线路由于绝缘水平不是很高，雷闪放电引起导线对地闪络是不可避免的，线路因雷击而跳闸必须具备两个条件： 1雷击时雷电过电压超过线路的绝缘水平引起线路绝缘冲击闪络，但其持续时间只有几十微秒，线路开关还来不及跳闸。 2冲击闪络继而转为稳定的工频电弧，对35kV线路来说就是形成相间短路，从而导致线路跳闸。 因此对于全线架设避雷线的线路，线路雷击跳闸主要取决于： (1)线路防雷水平的高低雷击档距中避雷线时，一般情况下空气间隙不会发生闪络，而雷电流在向两边杆塔传播时，由于强烈的电晕，当传播到杆塔时，幅值已大为降低，如果杆塔的接地电阻不高，杆塔电位的升高不足以引起绝缘子串发生闪络。而当雷击杆塔引起反击过电压时，雷电流引起杆塔的塔顶电位升高，使绝缘子串电压升高，当绝缘子串电压超过绝缘子串闪络电压时，绝缘子串就可能发生闪络由于塔顶电位的升高和绝缘子串电压的大小和与杆塔冲击接地电阻值直接相关，因此接地电阻越大，塔顶电位越高，绝缘子串上的电位差也就越大，这样就容易造成绝缘子串的闪络，甚至造成多串绝缘子串的同时
闪络，导致相间短路，引起跳闸。由于全线架设避雷线，雷绕过避雷线的保护作用击于导线的概率相对就极低。四川中光防雷。 (2)系统中性点运行方式我国规程规定，35kV系统单相接地电容电流小于10A时，中性点采用绝缘运行方式。如果35kV系统单相接地电容电流超10A，当线路因雷击引起导线单相对地短路后，短路点的单相接地电流往往就以弧光形式出现，这种弧光不易自行熄灭，时燃时灭，这样就容易在系统产生弧光过电压，危及一些绝缘水平较低的电气设备，并且如果这时线路又遭雷击引起其它相短路的话就形成了相间短路，线路马上跳闸。因此系统采用中性点经消弧线圈接地运行方式就是利用单相接地时消弧线圈产生的感性电流补偿接地点的容性电流，使接地电流变小，并自动熄弧，接地故障消失系统恢复正常.
第九章输电线路的防雷保护 本章要求： 输电线路的感应过电压：雷击大地和雷击杆塔时导线上感应过电压的计算 输电线路上的直击雷过电压和耐雷水平 建弧率及雷击跳闸率的计算。 输电线路防雷措施及作用分析 由于输电线路长度大，分布面广，地处旷野，易受到雷击。输电线路上出现的大气过电压有两种：一种是雷击于输电线路引起的，称为直击雷过电压； （1）雷直击导线，无避雷线的线路最易发生，但即使有避雷线，雷电仍可能绕过避雷线的保护范围而击于导线（绕击）。 （2）雷击杆塔或避雷线强大的雷电流通过杆塔及接地电阻，使杆塔和避雷线的电位突然升高，杆塔与导线的电位差超过线路绝缘子闪络电压时绝缘子发生闪络，导线上出现很高的电压。这种杆塔电位升高，反过来对导线放电，称为反击。 另一种是雷击线路附近地面而引起的，由于电磁感应所引起的，称为感应雷过电压。（3）雷击输电线路附近大地：当雷击导线水平距离65m以外的大地时(更近的落雷由于线路的引雷作用而击于线路)，由于空间电磁场的急剧变化，在导线上感应出的过电压，称为感应雷过电压。 感应雷过电压的危害： （3-1）引起线路跳闸，影响正常供电 由于过电压引起绝缘子闪络，导线对地短路，雷电过电压持续时间短（几十μs），继电保护装置来不及动作，但工频续流沿放电通道继续放电，在形成稳定燃烧的电弧后，则继电保护装置将使断路器跳闸，影响正常送电。 （3-2）雷电波侵入变电站 导线上形成的雷电过电压波，最终将侵入变电站，经复杂的折反射后，在电气设备上出现很高的过电压，危及设备绝缘，造成事故。 输电线路防雷性能的优劣主要由耐雷水平及雷击跳闸率来衡量。 耐雷水平：雷击线路时线路绝缘不发生冲击闪络的最大雷电流的幅值，单位为KA。线路的耐雷水平越高，线路绝缘发生冲击闪络的机会就越小。 雷击跳闸率：每100km线路每年有雷击所引起的跳闸次数。是衡量线路防雷性能的综合指标。 线路防雷问题是一个综合的技术经济问题，在确定线路的具体防雷措施时，应根据线路的电压等级、负荷性质、系统运行方式、雷电活动的强弱、地形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件，特别要结合当地原有线路的运行经验通过技术经济比较来确定。
雷电参数及线路雷击跳闸运行分析 彭向阳1，周华敏2 （1．广东电力科学研究院，广东广州510600；2．广东电网公司，广东广州510600）Analysis on Lightning Parameters and Lightning Trip-out Characters of Overhead Transmission Line PENG Xiang-yang1，ZHOU Hua-min2 （1．Guangdong Electric Power Research Institute，Guangzhou，Guangdong 510600，China； 2．Guangdong Power Grid Corporation，Guangzhou，Guangdong 510600，China） ABSTRACT：The paper gives introduction on instances of lightning detection and lightning parameters, lightning trip-out and superposition, fault spot lookup of transmission line. Lightning intensity affecting lightning trip-out, and the correlation of lightning trip-out rate to ground flash density are analyzed. Key factors to lightning protection of transmission line such as corridor landform, grounding resistance of iron tower, lightning current magnitude, grounding wire protecting angle, insulator type are studied. The paper also analyzes lines operations of high lightning trip-out rate, and lightning protection instance of line arresters. Carrying out integrated reconstruction of lightning protection, advancing lines design standard, strengthening management of relay protection and superposition, enhancing lightning protection management and scientific research of transmission line. At the end the paper emphasizes importance of lightning protection analysis, also gives expectation on lightning protection of power network with whole system and different strategy. KEY WORDS：overhead transmission line; lightning parameters; lightning trip-out; influence factors; lightning protection reconstruction 摘要：介绍广东雷电监测情况及雷电参数特点，及线路雷击跳闸、重合闸及故障点查找情况；分析雷电强度对线路雷击跳闸的影响、雷击跳闸率与地面落雷密度的相关性；研究线路走廊地形地貌、杆塔接地电阻、雷电流幅值、地线保护角、绝缘子类型等关键因素对线路防雷运行的重要作用，分析高雷击跳闸次数、高雷击跳闸率线路及线路避雷器的防雷运行情况。建议开展输电线路综合防雷改造、提高防雷设计标准、加强线路继电保护和重合闸管理、加强防雷运行管理和科研应用。最后强调加强线路防雷分析和雷击跳闸规律研究的重要性，并对开展电网整体防雷和差异化防雷进行展望。 关键词：输电线路；雷电参数；雷击跳闸；影响因素；防雷改造 0 引言 2008年1-8月广东电网110kV及以上线路雷击跳闸465次，跳闸率1.24次/百公里，跳闸次数及跳闸率均较2007年同期下降；110kV及以上线路雷击跳闸次数占线路总跳闸的比例为64.4%，其中500kV、220kV、110kV线路雷击跳闸比例分别为56.5%、51.0%、70.0%；110kV及以上线路雷击事故6次，事故率0.016次/百公里，其中500kV线路连续两年无雷击事故，110kV 线路雷击事故最多、事故率最高。本文结合对2008年1-8月广东雷电参数及线路雷击跳闸关键影响因素分析，探寻线路雷击跳闸的规律特点，并提出线路防雷工作建议。 1 雷电探测及雷电参数 1.1 雷电定位系统 截至2008年8月，广东雷电定位系统共有18个雷电方向时差探测站投入运行，广东电科院负责系统的运行维护和日常值班工作，确保雷雨季系统始终处于正常运行状态。各运行单位运用系统准确指导查找线路雷击故障点，大大减轻巡线劳动强度，缩短线路故障停电时间。同时有效利用雷电定位系统开展雷电参数统计和线路防雷运行分析，成效显著。 1.2 地面落雷密度
浅析输电线路雷击跳闸及防范措施 [摘要]阐述了薛家湾地区110—220kV线路投运以来雷击跳闸情况，对雷击原因进行了较详细的分析和判断，给出了判别绕击雷和反击雷的一般性原则，并对如何防止和减少110--220kV线路雷击提出了对策。 【关键词】输电线路；雷击；跳闸 1.前言 薛家湾地区地处鄂尔多斯高原东南部，海拔高度820—1584.6m，本地区内大部分地区沟谷发育，沟网纵横密布，地表被分割，呈支离破碎状。由于地形造成本地区雷击线路跳闸事故频繁发生，给线路的安全稳定运行带来了极大的危害。本文针对历年来的线路雷击跳闸事故进行分析，提出防范措施。 2.110--220kV线路雷击跳闸统计 薛家湾地区输电线路历年雷击跳闸统计如下表1。 表1 历年雷击线路跳闸情况表 序号线路名称电压等级（kV）跳闸时间故障情况 1 薛万线110 2001.7.21 119#塔A相瓷绝缘子第一片炸碎 2 薛万线110 2001.9.11 43#和44#杆A、C相绝缘子闪络 3 薛清线110 2002.5.27 34#杆避雷线炸伤一股 4 薛万线110 2005.8.24 182#B相小号侧距绝缘子4米处导线被雷击断9股，A相合成绝缘子闪络，C相导线有烧伤痕迹。 5 薛清线110 2002.6.25 36#C相第4片瓷瓶闪络。 6 薛清线110 2003.4.22 28#B相瓷瓶闪络。 7 薛万线110 2006.8.31 183#塔C相大号侧瓷绝缘子4片闪络，B相1片瓷绝缘子闪络。 8 万永线220 2007.7.22 65#塔A、B相大号侧、C相小号侧合成绝缘子闪络。 9 万永线220 2008.7.20 76#塔A相合成绝缘子闪络。 10 薛永线220 2012.6.21 4#塔B相合成绝缘子与横担连接处有放电现象，合成绝缘子闪络。 3.跳闸情况分析 由于本地区所有杆塔均处于山顶或山腰上，线路基本是布置在山上或跨越山谷，地形条件复杂，雷电活动相当频繁并容易产生畸变；杆塔所处位置地质条件较差，降低杆塔接地冲击电阻比较困难而使它的耐雷水平较低。线路极易遭受雷击。 线路遭受雷击跳闸的原因有反击和绕击两种，自现场查明雷害事故时，尤其要区分雷击事故是绕击还是反击引起的。区分绕击与反击的几条原则如表2。当雷电流较大，接地电阻较大时，则雷电的反击可能性较大；反之，雷电流较小，接地电阻较小，一旦发生雷电闪络时，则绕击的可能性较大。当发生绕击时，往往是单基单相或两基同相；而反击时，则一基多相或多基多相闪络。地形对绕击的影响较大，特别是山坡或山顶较易遭绕击，而耐雷水平较低相宜受反击[1]。 分析历年来线路遭受雷击跳闸跳闸记录及分析记录，薛万线遭受雷击反击较多，特别是43#和44#杆A、C相绝缘子闪络，由于接地引下线与杆塔连接不好，是造成反击的主要原因。万永线两次雷击中，绕击和反击各占一次，通过分析比
10kV属于中压配电网络，是我国城市主干配电网络。由于受当时技术水平和综合投资资金等因素的制约，10kV网络在当时规划建设过程中，其网状结构和配电网绝缘水平普遍偏低，尤其是在环境较为复杂地区，易受到雷电危害。据一些统计文献资料表明，雷击架空线路跳闸事故是10kV架空线路常见故障，其占配电网故障比例一直居高不下，约80%以上的故障是由于雷击危害引起。架空线路雷击危害常发生在配电变压器、柱上断路器以及隔离开关等设备处，也时常引起架空线路绝缘子发生闪络，在很大程度上影响了配电网供电可靠性和供电公司电网运营经济效益。 一、10kV架空线路雷击跳闸事故发生原因分析 1.绝缘水平不匹配引起跳闸事故 10kV架空线路绝缘水平与电气设备绝缘水平之间存在不配合问题，是导致配电网发生雷击跳闸事故的主要原因之一。10kV架空线路由于受当时建设制造水平、设计方案以及后期运行维护措施等因素的影响，很多线路在耐张杆塔上直接采用两片LXY1-70型玻璃绝缘子串，而其跳线绝缘子则采用SC-210型瓷瓶。另外，架空线路配电变压器高压侧及电缆入地端则仅采用单组阀式避雷器进行雷击防护。而从大量雷电冲击试验数据可知，两片LXY1-70型玻璃绝缘子的U50%冲击放电电压高达195.85kV，而SC-210型支柱式瓷瓶绝缘子其U50%冲击闪络电压大约为255.73kV。但根据DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》行业标准相关技术要求：10kV配电变压器全波冲击耐压在75kV左右，这样就会导致绝缘子绝缘水平与线路不匹配，加上避雷器泄流能力有限，导致一部分雷电过电压仍能侵入到配电电气设备及电缆线路侧，进而导致线路发生跳闸事故。 2.感应过电压引起跳闸事故 10kV架空线路大多位于城市郊区，线路杆塔周围存在大量水塘、水田。由于水的电导率要远大于周围土壤电导率，这样就容易导致架空线路在遭受雷击过程中产生较大的感应雷过电压，进而引起线路发生跳闸事故。 3.避雷器防雷性能质量降低引起跳闸事故 目前，一些10kV架空线路中依然还存在使用老式阀型避雷器的问题。由于阀型避雷器已经运行较长岁月，其密封已经受到破坏而受潮，运行相电压时其电晕效应相当严重，进而在避雷器内部产生硝酸盐等化合物，致使气体中的氧和氮大量减少，导致避雷器气压降低，工频放电电压也大大下降。另外，污秽等除了会引起避雷器放电电压降低外，还能使避雷器灭弧性能降低，严重时还可能切断不了续流进而引发避雷器发生爆炸。 4.接地引下线存在问题引起跳闸事故 接地引下线作为配电设备与配电网接地体间的连接体，其质量水平的高低对配电设备接地防雷性能的正常高效发挥非常重要。10kV架空线路接地引下线连接不规范、不合理，也是引起配电网雷击跳闸事故的主要原因之一。 二、10kV架空线路综合防雷措施 根据DL/T620-19977《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》行业标准相关技术要求，我国内陆绝大部分地区的雷电流幅值大于100kA的概率仅为7.3%，也就是说除当地地质、气象条件较为特殊的地区外，其余内陆地区在进行架空线路防雷措施研究时，更多应考虑幅值小于100 kA雷电流对架空线路的雷击破坏影响。结合多年10kV架空线路运行维护实际工作经验，笔者认为可以从优选线路氧化锌避雷器、架设耦合地线、装置自动重合闸保护装置等多个方面进行雷电危害的综合防护，以提高10kV架空线路运行的稳定性、可靠性和经济性。 1.优选线路氧化锌避雷器 在10kV架空线路上安装氧化锌避雷器来防护雷电过电压，是国际上广泛推广应用的防雷措施之一。在架空线路上安装氧化锌避雷器后，一旦出现雷击架空线路杆塔时，雷电流将会被分流，一部分雷电流经过杆塔接地体直接泄入大地中；而雷电流中超过允许值的另一部分，则可以通过避雷器进行分流，大部分雷电流可以通过线路避雷器分流到导线上，传播到邻近的杆塔接地体中泄入到大地，这样就可以减少雷击跳闸事故。10kV架空线路装设线路氧化锌避雷器前后的电压变化曲线，如图1和图2所示。 从图1和图2可知，加装线路氧化锌避雷器时，大部分雷电流可以通过避雷器有效流入到大地中，线路电压波动范围不大；而没有加装氧化锌避雷器时，线路雷电流不能有效泄入大地，进而导致线路电压剧烈波动，最高可到270kV左右。可见加装线路氧化锌避雷器后，所取得的防雷效果十分明显。另外，采取线路避雷器与绝缘子并联的防护体系，具有良好钳位作用，即避雷器的残压低于绝缘子串50%放电电压，这样即使雷电流增大引起避雷器残压增加，线路绝缘子也不会发生闪络事故。 10kV架空线路雷击跳闸原因与防雷措施探讨 边文明 摘要：10kV架空线路雷击危害事故频繁发生，严重威胁到10kV配电网供电的安全性、可靠性和经济性，直接影响到广大人民群众的正常生产、生活用电。结合经验，对10kV架空线路运行时发生雷击危害的主要原因进行归纳总结，分析探讨了10kV架空线路的雷电综合防护措施，具有非常重要的工程实践应用意义。 关键词：10kV架空线路；雷击危害；防雷保护 作者简介：边文明（1982-），男，江西抚州人，中铁二十四局集团上海电务电化有限公司电务工程分公司，工程师。（上海 210071）中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）27-0140-01 DOI编码：10.3969/j.issn.1007-0079.2012.27.066 （下转第144页）