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输电线路防雷措施的改进与完善 　　[摘要]通过对福建110～220kV电网雷电伤害故障情况进行分析,发现传统输电线路防雷方式难以起到有效保护作用。分析发现,传统输电线路防雷方式仍停留在: “雷电对电力系统的危害绝大多数是由‘云――地’之间的线状雷所造成”及“在一定半径范围内雷电打击基本上是打击在较高点” 的雷电伤害输电线路方式观念,存在较大的不足,忽略了 “雷电先导放电临界击距和暴露弧”这一原理对输电线路雷电打击的重要影响,阐明了其机理,并针对传统措施的不足探索性地提出了改进与完善对策意见。 　　[关键词]临界击距暴露弧输电防雷对策 　　 　　1引言 　　 “雷电”影响在输电线路故障跳闸次数中占70%～90%,给电力系统带来了大量的麻烦并且造成了巨大损失。虽然发达国家在上世纪初已提出并研究“雷电先导放电临界击距和暴露弧”这一理念与机理,我国在解放后也开始了研究,然而,这一知识大多只在科研单位和超高压、特高压输电相关单位部分专业人员中掌握和应用。更甚者是由于教学单位及教科书的相对传统与滞后性,目前相关大学教材中仍相当部分未编入这个课题,知道这一理念的人不多。目前在实际应用中仍然没有引起广泛、高度的重视,在一般高压输电和配电线路中几乎没有应用,致使输电和配电线路雷电伤害问题仍然没有较根本性地得到改进和完善。随着温室效应的发展,全球气候不断升高,年雷暴日、雷暴次数和雷电强度也不断提升,同时随着经济社会的快速发展,输电线路长度也在快速增加,准确把握雷电对输电线路的伤害原因,“对症下药”,有针对性地采取相应防护措施,最大限度地避免和减少雷电对输电线路伤害造成的损失,在工业化、自动化、现代化进程日益加快,对供电安全可靠稳定要求日益提高的今天及将来,具有十分重要现实意义。 　　2传统观念和防范方式的不足 　　 《福建省近年110～220kV线路雷击跳闸情况统计与地形参数分析报告》(以下简称《报告》)对福建省2000年～2005年六年间的110kV线路106次、220kV线路154次雷击跳闸事件中塔型、故障的相位、杆塔的地理位置等资料进行统计分析。《报告》按照以往的一般经验,确定“反击性闪络故障判断原则???:将三相、两相同时闪络的雷击故障归结为反击性闪络故障,同时在反击性的单相闪络中,大致认为左、中、右三相均等,而单纯性中相闪络也归结为反击性闪络,且左、右两相的单纯性闪络中分别有与中相闪络一样次数归结为反击性闪络。 　　 《报告》主要相关结论如下。 　　 在110kV雷击故障中。单回水平或三角排列的,约有三分之二是反击性故障,而约三分之一是绕击性故障。双回垂直、鼓形排列的,绕击率在50%～60%。说明同杆双回线路的绕击性雷击故障占到一半以上。 　　 在220kV雷击跳闸事件中。单回水平或三角分布的,约有五分之四是反击性故障,而五分之一是绕击性故障。双回垂直分布的绕击率在60%～70%。说明同杆双回线路的绕击性雷击故障占到三分之二甚至更高比例。 　　 无论是110kV还是220kV杆塔在平地位置的发生反击的概率较高;在山头、山脊、半山腰、山坡等位置的发生绕击的概率比较高。 　　 以往,我们通常认为雷电对电力系统的危害绝大多数是由“云――地”之间的线状雷所造成,且“在一定半径范围内雷电打击基本上是打击在较高点”,并由此来研究设置防范雷电对电力线路的危害,其主要措施是线路杆塔上端避雷针和导线上方的线路避雷线。 　　 以上实践证明,传统的线路防雷措施,在一定程度上发挥了作用,但无法有效地保护线路导线及绝缘子免受雷电伤害,对于有效受风侧面面积(暴露面)大的导线垂直和鼓形排列方式就更加明显,尤其是杆塔在山头、山脊、半山腰、山坡、山谷间以及其间河道傍等受风频繁且风速较大、风速变化大的位置时特别显著。由此不能不使我们对关于雷电对输线路所造成伤害的传统观念重新思考,并探讨其它原因以及研究采取相应防范对策。 　　 　　3雷电先导放电临界击距及暴露弧与击中物的关系 　　 雷云中电荷密集处的电强度达到2500～3000kV/km时,将首先出现向下放电,这种放电称为先导放电。先导中心的线电荷密度约为(0.1～1)*10-3C/m,先导的电晕半径约为0.6～6m。它犹如一个向下伸展的电荷囊,相应先导发展时的电流约为100A。当先导接近地面时,地面较突出的部分会开始迎着它发出向上的放电,这种放电称为迎面先导。迎面先导可以是一个,也可以有几个。当迎面先导的一个与下行的一支相遇时,就会产生强烈的中和效应,出现极大的电流(数十到数百千安培),并伴随着雷鸣和闪光,这就是雷云放电的主放电阶段。先导放电首先由地面发生并向上发展到雷云的上行雷,一般是在当地面有较高耸的空出物时,不论雷云极性的正负都可能发生。 　　 由雷云向地面发展的先导放电通道头部