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摘要：配网防雷技术是一门复杂而严峻的技术，无论是所处环境还是自身结构的复杂多变。虽然配网防雷技术从主网移植了各种防雷措施，但是简单的移植所产生的防雷效果优劣不一，因此在原有的防雷措施基础上需转变思路，突破配网线路设计的限制，改善配网无法防雷电小电流以及绝缘水平低等缺点。
关键词：架空线路;雷击跳闸;故障分析;防范措施
一、雷击对于输电线路的危害
一般而言，不同的雷击类型对应着不同的线路故障，例如，多相故障大部分由雷电直击造成，一次跳闸导致连续杆塔出现闪络或者三角排列的上相导线及水平排列的中相导线故障多是由反击造成的，绕击则通常只会造成单相故障。雷击故障对于输电线路的危害非常大，对于35kV及以下输电线路而言，一旦遭受雷击，不仅可能导致线路跳闸、设备损坏以及绝缘子闪络等，还可能对周边居民的生命财产安全造成严重的威胁。若输电线路处于山地、林区等交通不便地区，一旦发生雷击事故，会严重影响线路巡视和故障查找的效率。不仅如此，雷击往往伴随着大风、骤雨等恶劣天气，易造成树木折断，导致线缆被压断，引发短路、断线、倒杆等事故，如果不能及时有效的对其进行处理，造成的损失难以估量。
二、配网雷击跳闸率高分析
根据相关国标和行业标准规定的配网输电线路绝缘水平较低，只能满足常规的安全输电，而对雷电流这样的大电流、过电压几乎没有防御能力。通常情况，5～7kA的雷电流即可造成输电线路跳闸，因此雷电流幅值在40kA以下的大概率分布是造成配网雷击跳闸率高的直接原因。高压线路容易遭受雷击事故主要有四个因素：①线路绝缘子的50%放电电压;②有无架空接地线;③雷电流强度;④杆塔的接地电阻。高压线路各种防雷措施都有针对性，因此，在进行高压送电线设计时，应防止高压线跳闸现象。根据高压线路运行经验、现场测试等现象设定适合当地的避雷措施。由于地区不同，避雷方式也不同，有些地区线路耐雷击较弱，需根据具体情况而定。
输电线路雷击跳闸是因为雷电击中输电线路后，基于输电线路或杆塔的等效阻抗产生的过电压而保护电力设备的断路动作。根据相关研究输电线路的等效阻抗远远大于杆塔的等效阻抗，因此雷电绕击对输电线路的过电压危害也远远大于直击雷的危害。而配网输电线路通常没有铺设避雷线，小电流地闪先导发展随机性较强，击中输电线路的概率较大，因此在配网低绝缘水平下击中导线的雷电流能轻松造成线路跳闸。另外可人为控制地造成雷击过电压高的因素是接地电阻。雷电流无论从何处击中输电线路都要通过线路的接地而泄放到大地，因此接地电阻的大小也是决定雷击跳闸率高的主要因素之一。
综上所述，影响配网雷击跳闸率高的原因主要有三点：①由于成本和施工量的原因，没有防雷击输电线的措施;②国标和行标的限制，配网输电线路绝缘水平低;③配网线路全线接地电阻的大小。
三、防雷措施与对策分析
根据电网运行经验，雷击重合不成一直是引发35kV及以下线路故障停运的主要原因。采取有效的防护措施来提高线路防雷性能是控制雷击故障率的关键。目前，常用的防雷措施总体上有“疏”与“堵”两大类方式。
3.1“堵塞型”防雷措施
①减小地线保护角。为降低线路雷电绕击跳闸率，新建双回路垂直排列线路杆塔全高超过40m时，架空地线对各相线的最大保护角应从现行设计的20°左右降低到5°以下;35kV采用同塔多回路线路和大跨越塔应进一步降低架空地线对各相线的保护角应不大于0°。②架设旁路架空地线。架设旁路架空地线可有效防止输电线路的侧面来雷绕击导线的情况。这种措施对于侧面来雷的情况效果非常好，如在山坡外侧架设旁路架空地线，则可拦截从侧面过来绕击。③增加复合绝缘子长度。考虑到复合绝缘子在电网的巨大使用量，为降低雷击闪络故障，对于多雷、强雷区新建线路以及塔窗口尺寸允许的老旧线路，应选用干弧距离较长的复合绝缘子，并在两端加装均压环。④安装塔头侧向避雷针。塔头侧向避雷针可安装在较易遭受绕击导线相所在横担上，如双回路杆塔中相横担、四回混压线路下层双回路的长横担上。侧向避雷针的保护范围为15～20m，线路实际运行经验表明，绕击多发生于杆塔两侧约30m范围内，因此侧向避雷针保护范围可达50%以上。⑤安装可控放电避雷针。由于线路弧垂使中间段保护角小于近杆塔段，加之杆塔位置也较高，绕击多发生在近杆塔段。可控放电避雷针主要用于山区保护易受雷电绕击的杆塔，但对于档距中央的保护有限。
3.2“疏导型”防雷措施
除采用“堵塞型”方法来降低线路的雷击跳闸率外，还可采取“疏导型”办法，即适当降低输电线路的耐雷水平。通过定位雷击闪络和疏导工频电弧保护绝缘子串，以提高重合闸的成功率，不造成雷击停运故障。①加装绝缘子串并联间隙。采用保护间隙装置与绝缘子串并联，其距离小于絕缘子串的干弧距离。架空线路遭受雷击时，保护间隙因雷电冲击放电电压低于绝缘子串的放电电压首先放电，并将接续的工频电弧引至间隙端部，从而保护绝缘子免于电弧灼烧。应当注意的是，绝缘子串并联间隙不适用于220kV及以上线路耐张塔，推荐在同塔多回线路使用，选择雷害风险较高的一回线进行安装。②安装线路型氧化锌避雷器。线路型氧化锌避雷器可以使输电线路的绕、反击耐雷水平得到大幅度提高，显著降低35kV及以下输电线路的绕击跳闸率。由于单支避雷器仅能保护安装相，综合考虑技术经济性，可在配电网核心骨干网架等一级负荷段、过江大跨越、转角塔、高塔、山区、接地电阻大及其他雷击风险较高的重要线路的易击相安装线路避雷器。
四、配网防雷方案建议
由于架空配网线路防雷工作的特殊性，需要有针对性地考虑配网线路的结构特点和环境特点而采取适合的防雷措施，规避某些措施所带来的负面影响。配网防雷工作重点总结为三点：防雷击过电压、提高线路绝缘水平和提供良好泄放通道。防雷击过电压就是要防止线路绝缘子闪络产生工频续流从而跳闸或断线，良好品质的避雷器和良好的接地条件能够有效地泄放雷电流，防雷击过电压。同时近年来也涌现出一种叫波阻式防雷设备，这种设备不但能够提供良好的泄放通道，而且通过波阻器件在雷电流到达绝缘装置前进行削峰降陡，减小雷电流的危害。
架空配网防雷其中一个重要因素需突破配网线路设计的桎梏，大幅提高绝缘水平。在有限的空间进行增加绝缘子片数和使用绝缘导线的措施不能普遍的解决问题，并且提升绝缘水平幅度有限。另外可以在有限的空间上创造出更多空间，通过改造杆塔本身结构，例如用绝缘横担替代金属横担，从而加大电气绝缘距离，提高绝缘水平。对重点防护区域采用集合式产品进行综合改造，一方面大幅度提高防雷效果，另一方面杜绝了不同防雷设备生产质量优劣不一和设备简单叠加等缺点。
五、结束语
线路雷击跳闸对电网稳定运行影响巨大。随着电网建设发展和通道及电磁环境相关要求的变化，35kV及以下线路杆塔的高度和同杆架设数量不断增加，总体防雷性能呈现下降趋势。因此线路运行维护部门应积极开展线路雷害风险评估，有针对性地才采取“疏”与“堵”相结合的防雷改造措施，降低线路雷击跳闸率，提高雷雨季节供电可靠性。
参考文献：
[1]阮羚，谷山强，赵淳，等.鄂西三峡地区220kV线路差异化防雷技术与策略[J].高电压技术，2012，38（1）：17～20.
[2]周志成，马勇，陶风波，等.雷击地线档距中央的反击性能分析[J].电机工程，2012，31（6）：11～14.
[3]张志劲，司马文霞，蒋兴良，等.超特高压输电线路雷电绕击防护性能研究[J].中国电机工程学报，2006，25（10）：1～6.
关键词：架空线路;雷击跳闸;故障分析;防范措施
一、雷击对于输电线路的危害
一般而言，不同的雷击类型对应着不同的线路故障，例如，多相故障大部分由雷电直击造成，一次跳闸导致连续杆塔出现闪络或者三角排列的上相导线及水平排列的中相导线故障多是由反击造成的，绕击则通常只会造成单相故障。雷击故障对于输电线路的危害非常大，对于35kV及以下输电线路而言，一旦遭受雷击，不仅可能导致线路跳闸、设备损坏以及绝缘子闪络等，还可能对周边居民的生命财产安全造成严重的威胁。若输电线路处于山地、林区等交通不便地区，一旦发生雷击事故，会严重影响线路巡视和故障查找的效率。不仅如此，雷击往往伴随着大风、骤雨等恶劣天气，易造成树木折断，导致线缆被压断，引发短路、断线、倒杆等事故，如果不能及时有效的对其进行处理，造成的损失难以估量。
二、配网雷击跳闸率高分析
根据相关国标和行业标准规定的配网输电线路绝缘水平较低，只能满足常规的安全输电，而对雷电流这样的大电流、过电压几乎没有防御能力。通常情况，5～7kA的雷电流即可造成输电线路跳闸，因此雷电流幅值在40kA以下的大概率分布是造成配网雷击跳闸率高的直接原因。高压线路容易遭受雷击事故主要有四个因素：①线路绝缘子的50%放电电压;②有无架空接地线;③雷电流强度;④杆塔的接地电阻。高压线路各种防雷措施都有针对性，因此，在进行高压送电线设计时，应防止高压线跳闸现象。根据高压线路运行经验、现场测试等现象设定适合当地的避雷措施。由于地区不同，避雷方式也不同，有些地区线路耐雷击较弱，需根据具体情况而定。
输电线路雷击跳闸是因为雷电击中输电线路后，基于输电线路或杆塔的等效阻抗产生的过电压而保护电力设备的断路动作。根据相关研究输电线路的等效阻抗远远大于杆塔的等效阻抗，因此雷电绕击对输电线路的过电压危害也远远大于直击雷的危害。而配网输电线路通常没有铺设避雷线，小电流地闪先导发展随机性较强，击中输电线路的概率较大，因此在配网低绝缘水平下击中导线的雷电流能轻松造成线路跳闸。另外可人为控制地造成雷击过电压高的因素是接地电阻。雷电流无论从何处击中输电线路都要通过线路的接地而泄放到大地，因此接地电阻的大小也是决定雷击跳闸率高的主要因素之一。
综上所述，影响配网雷击跳闸率高的原因主要有三点：①由于成本和施工量的原因，没有防雷击输电线的措施;②国标和行标的限制，配网输电线路绝缘水平低;③配网线路全线接地电阻的大小。
三、防雷措施与对策分析
根据电网运行经验，雷击重合不成一直是引发35kV及以下线路故障停运的主要原因。采取有效的防护措施来提高线路防雷性能是控制雷击故障率的关键。目前，常用的防雷措施总体上有“疏”与“堵”两大类方式。
3.1“堵塞型”防雷措施
①减小地线保护角。为降低线路雷电绕击跳闸率，新建双回路垂直排列线路杆塔全高超过40m时，架空地线对各相线的最大保护角应从现行设计的20°左右降低到5°以下;35kV采用同塔多回路线路和大跨越塔应进一步降低架空地线对各相线的保护角应不大于0°。②架设旁路架空地线。架设旁路架空地线可有效防止输电线路的侧面来雷绕击导线的情况。这种措施对于侧面来雷的情况效果非常好，如在山坡外侧架设旁路架空地线，则可拦截从侧面过来绕击。③增加复合绝缘子长度。考虑到复合绝缘子在电网的巨大使用量，为降低雷击闪络故障，对于多雷、强雷区新建线路以及塔窗口尺寸允许的老旧线路，应选用干弧距离较长的复合绝缘子，并在两端加装均压环。④安装塔头侧向避雷针。塔头侧向避雷针可安装在较易遭受绕击导线相所在横担上，如双回路杆塔中相横担、四回混压线路下层双回路的长横担上。侧向避雷针的保护范围为15～20m，线路实际运行经验表明，绕击多发生于杆塔两侧约30m范围内，因此侧向避雷针保护范围可达50%以上。⑤安装可控放电避雷针。由于线路弧垂使中间段保护角小于近杆塔段，加之杆塔位置也较高，绕击多发生在近杆塔段。可控放电避雷针主要用于山区保护易受雷电绕击的杆塔，但对于档距中央的保护有限。
3.2“疏导型”防雷措施
除采用“堵塞型”方法来降低线路的雷击跳闸率外，还可采取“疏导型”办法，即适当降低输电线路的耐雷水平。通过定位雷击闪络和疏导工频电弧保护绝缘子串，以提高重合闸的成功率，不造成雷击停运故障。①加装绝缘子串并联间隙。采用保护间隙装置与绝缘子串并联，其距离小于絕缘子串的干弧距离。架空线路遭受雷击时，保护间隙因雷电冲击放电电压低于绝缘子串的放电电压首先放电，并将接续的工频电弧引至间隙端部，从而保护绝缘子免于电弧灼烧。应当注意的是，绝缘子串并联间隙不适用于220kV及以上线路耐张塔，推荐在同塔多回线路使用，选择雷害风险较高的一回线进行安装。②安装线路型氧化锌避雷器。线路型氧化锌避雷器可以使输电线路的绕、反击耐雷水平得到大幅度提高，显著降低35kV及以下输电线路的绕击跳闸率。由于单支避雷器仅能保护安装相，综合考虑技术经济性，可在配电网核心骨干网架等一级负荷段、过江大跨越、转角塔、高塔、山区、接地电阻大及其他雷击风险较高的重要线路的易击相安装线路避雷器。
四、配网防雷方案建议
由于架空配网线路防雷工作的特殊性，需要有针对性地考虑配网线路的结构特点和环境特点而采取适合的防雷措施，规避某些措施所带来的负面影响。配网防雷工作重点总结为三点：防雷击过电压、提高线路绝缘水平和提供良好泄放通道。防雷击过电压就是要防止线路绝缘子闪络产生工频续流从而跳闸或断线，良好品质的避雷器和良好的接地条件能够有效地泄放雷电流，防雷击过电压。同时近年来也涌现出一种叫波阻式防雷设备，这种设备不但能够提供良好的泄放通道，而且通过波阻器件在雷电流到达绝缘装置前进行削峰降陡，减小雷电流的危害。
架空配网防雷其中一个重要因素需突破配网线路设计的桎梏，大幅提高绝缘水平。在有限的空间进行增加绝缘子片数和使用绝缘导线的措施不能普遍的解决问题，并且提升绝缘水平幅度有限。另外可以在有限的空间上创造出更多空间，通过改造杆塔本身结构，例如用绝缘横担替代金属横担，从而加大电气绝缘距离，提高绝缘水平。对重点防护区域采用集合式产品进行综合改造，一方面大幅度提高防雷效果，另一方面杜绝了不同防雷设备生产质量优劣不一和设备简单叠加等缺点。
五、结束语
线路雷击跳闸对电网稳定运行影响巨大。随着电网建设发展和通道及电磁环境相关要求的变化，35kV及以下线路杆塔的高度和同杆架设数量不断增加，总体防雷性能呈现下降趋势。因此线路运行维护部门应积极开展线路雷害风险评估，有针对性地才采取“疏”与“堵”相结合的防雷改造措施，降低线路雷击跳闸率，提高雷雨季节供电可靠性。
参考文献：
[1]阮羚，谷山强，赵淳，等.鄂西三峡地区220kV线路差异化防雷技术与策略[J].高电压技术，2012，38（1）：17～20.
[2]周志成，马勇，陶风波，等.雷击地线档距中央的反击性能分析[J].电机工程，2012，31（6）：11～14.
[3]张志劲，司马文霞，蒋兴良，等.超特高压输电线路雷电绕击防护性能研究[J].中国电机工程学报，2006，25（10）：1～6.