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摘要：我国将直流±800kV、交流1000kV及以上的电压等级定义为特高压。众所周知，我国能源分布很不均衡，水电资源主要集中在西南部，煤炭资源和风能资源主要分布在西北、华北等地，而用电需求主要集中在中东部地区。远距离输电是解决发电与用电异地分布的关键策略，然而500kV超高压电网已难以满足大容量、高效率、远距离输电需要，采用特高压输电成为我国能源发展政策的必然选择。雷击是影响远距离输电安全可靠性的重要因素，中外运行经验和统计数据，已证实雷击是输电线路跳闸的主要“元凶”。特高压输电线路雷害特点又不同于常规输电线路，因此本文对特高压输电线路防雷技术进行了探讨。
关键词：特高压输电线;防雷技术;输电线路
前言：
通过对国内外大量超高压输电线路运行经验的梳理与总结，可以看到雷击是导致特高压输电线路发生跳闸故障的最主要原因。而且伴随输电线路电压等级的提高，在输电线路跳闸原因中，雷击原因的比例也相应提高。与高压、超高压输电线路相比，特高压输电线路由于电压等级更高、杆塔更高、输送距离更远，引雷面积更大自然更容易遭受雷击。因此研究探讨特高压输电线路综合防雷技术，对我国特高压电网的建设与发展有着重要的意义和作用。
1特高压输电线路雷击跳闸原因分析
首先，雷电活动频繁。因气候恶化，我国在进入新世纪以后不少地区的雷电活动不断增加，趋于频繁，这对于我国身处旷野的特高压输电线路而言，无疑时刻面临着雷击的威胁。其次，线路铺设的屏蔽保护角问题。多项相关数据都表明屏蔽保护角与特高压输电线路的防雷效果有着密切的关系，正确的屏蔽保护角有助于降低雷击跳闸率，反之不正确的屏蔽保护角自然会增大雷击跳闸率。再次，线路维护工作未做好[1]。特高压输电线路的质量与线路维护工作息息相关，维护工作开展得好，则特高压输电线路的运行质量以及防雷效果就越佳。但由于恶劣的地理环境以及维护工作量大，导致特高压输电线路很容易出现维护不到位的情况，进而导致雷击跳闸率升高。最后，线路绝缘性能降低。特高压输电线路由于长期暴露在高空中，饱受风吹日晒等因素的侵蚀，随着时间的推移，线路绝缘性能势必会逐渐降低，从而增大了雷击挑战的风险。
2特高压输电线路耐雷性能的影响因素及研究方法分析
特高压输电线路耐雷性能的影响因素及研究方法分析，具体内容体现如下：
2.1特高压输电线路耐雷性能的影响因素
影响特高压线路耐雷性能的因素错综复杂，包括：线路结构因素，如地线对导线的保护角、线路绝缘水平、杆塔高度、塔型、档距内弧垂等;雷电因素，如雷电流幅值大小及分布;地形因素，如山体地面倾角及不同位置;气象因素，如风速、气温等;线路运行因素，如线路电压与极性等。现根据EMG对部分影响因素进行分析。
2.2耐雷性能研究方法
输电线路耐雷性能影响因素的研究可通过现场观测、模拟实验、理论分析等手段实现。雷电观测是了解雷电参数和雷电特性的主要方法，目前我国已建立了较为完善的雷电定位系统，可以获得输电走廊地闪密度分布资料，便于采取差异化的防雷策略。模拟实验是获得雷电数据及验证理论分析结果不可或缺的手段，然而实验室放电试验与实际雷电放电存在较大差异，模拟实验结论需要通过实际工程验证[2]。理论分析主要有规程法、电气几何模型（EMG）、先导发展模型（LMP）三个途径。规程法基于多年运行经验和模拟实验结果，如DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》附录C中给出的绕击率计算公式，该方法对特高压输电线路偏差很大，故不适于特高压线路耐雷性能的分析。EMG通过几何作图方法分析雷电先导击中目的物的情形，以明确雷电活动与线路结构尺寸的关系，但经典EMG忽略杆塔高度、地形等因素，一般不用于特高压线路绕击的分析，改进EMG通过引入吸引半径并考虑复杂地形因素等方式完善了经典模型。LMP建立了雷电上下行先导从发展到击穿目的物整个过程的分析机制，比EMG更准确描述雷击过程，但也因此使模型更加复杂，相关参数和判据不完善，影响实际应用。
3特高压输电线路防雷措施
特高压输电线路防雷措施，具体内容体现如下：
3.1采用差异化防雷策略
特高压输电线路传统防雷措施不外乎减小避雷线保护角、架设多根避雷线、架设耦合地线、架设避雷针、安装线路避雷器、提高线路绝缘水平、采用不平衡绝缘、绝缘子串并联间隙、安装自动重合闸等，然而线路防雷性能评估主要依据典型地貌及雷击跳闸率的统计结果，没有根据各级杆塔耐雷性能差异采取针对性的措施，投入与产生的效果不成比例。差异化防雷是按照线路重要程度、线路走廊雷电活动规律、线路结构、绝缘配置水平、防雷方法等差异性，综合考虑技术经济效果所采取的针对性策略[3]。
3.2架设避雷针
一是将可控放电避雷针安装于塔顶。对于杆塔处等雷电绕击率较大的区域，通过安装可控放电避雷针，从而达到对杆塔附近的雷吸引的目的，这样雷电击就会击中可控避雷针，从而减少了绕击特高压输电线路的几率。目前这种防雷方法已经在多个省市获得了广泛的应用，取得了较好的运行效果。二是将防绕击避雷短针安装于地线上。基于相关研究成果，档距中央的弧垂效應和输电线路杆塔的引雷作用，沿输电线路档距，可以将雷电绕击大致划分为安全、危险、正常三个区域[4]。其中危险区域指的是距杆塔10～30m这一区域，需要予以重点防护。当架设于地线上的侧向断针的长度比临界电晕半径（相应间隙下地线）大的时候，此时借助于侧向断针，地线的引雷能力将得到显著提高，从而大大降低了雷电绕击特高压输电线路的几率。这主要是由于当侧向断针的长度比临界电晕半径大后，会比地线更易产生上行先导，从而实现了对可能发生绕击的弱雷的提前拦截。
3.3差异化防雷策略实施流程
差异化防雷一般要经过参数统计、各基杆塔雷击跳闸率计算、杆塔防雷性能评估、防雷措施配置几个步骤。充分评估每基杆塔差异化特征，针对防雷薄弱性环节，再采取针对性措施是非常重要的[5]。例如特高压同塔双回线路通常架设2根地线，并且地线对边相导线保护角不应小于-5°（山区），但可能因为地形因素造成两地线间距过大（超过导地线垂直距离5倍），以致中相导线遭到绕击闪络，对此应通过架设第三根地线或另设耦合地线加以防范。
3.4加强绝缘
对于高压输电线路的个别大跨越高杆塔地段，落雷机会增多，塔高等值电感大，塔顶电位高;感应过电压也高;绕击的最大雷电流幅值大，绕击率高。这些都增大了线路的雷击跳闸率。为降低跳闸率，可在高杆塔上增加绝缘子串的片数，加大大跨越档的导、地线之间的距离，以加强线路绝缘来达到提高线路耐雷水平的目的。高压同杆双回线路可采用不平衡高绝缘方式，即增强回路绝缘强度的绝缘方式，可有效降低双回同时跳闸率。加强绝缘意味着增加绝缘子片数，成本也较高，采用何种绝缘方式，应进行全面技术与经济比较。
总结：
根据运行经验，雷电绕击是特高压输电线路跳闸的主要原因，尤其山区雷击闪络威胁更为直接。特高压输电线路防雷除了减小地线保护角，还应采取综合防雷措施，因为特高压输电线路运行时间、数据相对不足，应结合实际线路情况采取差异化防雷策略才能有效保障线路安全运行。
参考文献：
[1]拓新路，杨博.特高压输电线路防雷技术探讨[J].电工文摘，2017（06）：55-57.
[2]郭浩.特高压输电线路综合防雷技术[J].中国科技信息，2017（21）：55+57.
[3]韩聪颖. 特高压交流输电线路防雷技术研究[D].中国地质大学（北京），2017.
[4]钟一俊. 特高压输电技术研究和应用综述[D].浙江大学，2008.
[5]贺体龙，方明俊.特高压输电线路防雷技术的探讨[J].电力建设，2007（05）：21-22.
关键词：特高压输电线;防雷技术;输电线路
前言：
通过对国内外大量超高压输电线路运行经验的梳理与总结，可以看到雷击是导致特高压输电线路发生跳闸故障的最主要原因。而且伴随输电线路电压等级的提高，在输电线路跳闸原因中，雷击原因的比例也相应提高。与高压、超高压输电线路相比，特高压输电线路由于电压等级更高、杆塔更高、输送距离更远，引雷面积更大自然更容易遭受雷击。因此研究探讨特高压输电线路综合防雷技术，对我国特高压电网的建设与发展有着重要的意义和作用。
1特高压输电线路雷击跳闸原因分析
首先，雷电活动频繁。因气候恶化，我国在进入新世纪以后不少地区的雷电活动不断增加，趋于频繁，这对于我国身处旷野的特高压输电线路而言，无疑时刻面临着雷击的威胁。其次，线路铺设的屏蔽保护角问题。多项相关数据都表明屏蔽保护角与特高压输电线路的防雷效果有着密切的关系，正确的屏蔽保护角有助于降低雷击跳闸率，反之不正确的屏蔽保护角自然会增大雷击跳闸率。再次，线路维护工作未做好[1]。特高压输电线路的质量与线路维护工作息息相关，维护工作开展得好，则特高压输电线路的运行质量以及防雷效果就越佳。但由于恶劣的地理环境以及维护工作量大，导致特高压输电线路很容易出现维护不到位的情况，进而导致雷击跳闸率升高。最后，线路绝缘性能降低。特高压输电线路由于长期暴露在高空中，饱受风吹日晒等因素的侵蚀，随着时间的推移，线路绝缘性能势必会逐渐降低，从而增大了雷击挑战的风险。
2特高压输电线路耐雷性能的影响因素及研究方法分析
特高压输电线路耐雷性能的影响因素及研究方法分析，具体内容体现如下：
2.1特高压输电线路耐雷性能的影响因素
影响特高压线路耐雷性能的因素错综复杂，包括：线路结构因素，如地线对导线的保护角、线路绝缘水平、杆塔高度、塔型、档距内弧垂等;雷电因素，如雷电流幅值大小及分布;地形因素，如山体地面倾角及不同位置;气象因素，如风速、气温等;线路运行因素，如线路电压与极性等。现根据EMG对部分影响因素进行分析。
2.2耐雷性能研究方法
输电线路耐雷性能影响因素的研究可通过现场观测、模拟实验、理论分析等手段实现。雷电观测是了解雷电参数和雷电特性的主要方法，目前我国已建立了较为完善的雷电定位系统，可以获得输电走廊地闪密度分布资料，便于采取差异化的防雷策略。模拟实验是获得雷电数据及验证理论分析结果不可或缺的手段，然而实验室放电试验与实际雷电放电存在较大差异，模拟实验结论需要通过实际工程验证[2]。理论分析主要有规程法、电气几何模型（EMG）、先导发展模型（LMP）三个途径。规程法基于多年运行经验和模拟实验结果，如DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》附录C中给出的绕击率计算公式，该方法对特高压输电线路偏差很大，故不适于特高压线路耐雷性能的分析。EMG通过几何作图方法分析雷电先导击中目的物的情形，以明确雷电活动与线路结构尺寸的关系，但经典EMG忽略杆塔高度、地形等因素，一般不用于特高压线路绕击的分析，改进EMG通过引入吸引半径并考虑复杂地形因素等方式完善了经典模型。LMP建立了雷电上下行先导从发展到击穿目的物整个过程的分析机制，比EMG更准确描述雷击过程，但也因此使模型更加复杂，相关参数和判据不完善，影响实际应用。
3特高压输电线路防雷措施
特高压输电线路防雷措施，具体内容体现如下：
3.1采用差异化防雷策略
特高压输电线路传统防雷措施不外乎减小避雷线保护角、架设多根避雷线、架设耦合地线、架设避雷针、安装线路避雷器、提高线路绝缘水平、采用不平衡绝缘、绝缘子串并联间隙、安装自动重合闸等，然而线路防雷性能评估主要依据典型地貌及雷击跳闸率的统计结果，没有根据各级杆塔耐雷性能差异采取针对性的措施，投入与产生的效果不成比例。差异化防雷是按照线路重要程度、线路走廊雷电活动规律、线路结构、绝缘配置水平、防雷方法等差异性，综合考虑技术经济效果所采取的针对性策略[3]。
3.2架设避雷针
一是将可控放电避雷针安装于塔顶。对于杆塔处等雷电绕击率较大的区域，通过安装可控放电避雷针，从而达到对杆塔附近的雷吸引的目的，这样雷电击就会击中可控避雷针，从而减少了绕击特高压输电线路的几率。目前这种防雷方法已经在多个省市获得了广泛的应用，取得了较好的运行效果。二是将防绕击避雷短针安装于地线上。基于相关研究成果，档距中央的弧垂效應和输电线路杆塔的引雷作用，沿输电线路档距，可以将雷电绕击大致划分为安全、危险、正常三个区域[4]。其中危险区域指的是距杆塔10～30m这一区域，需要予以重点防护。当架设于地线上的侧向断针的长度比临界电晕半径（相应间隙下地线）大的时候，此时借助于侧向断针，地线的引雷能力将得到显著提高，从而大大降低了雷电绕击特高压输电线路的几率。这主要是由于当侧向断针的长度比临界电晕半径大后，会比地线更易产生上行先导，从而实现了对可能发生绕击的弱雷的提前拦截。
3.3差异化防雷策略实施流程
差异化防雷一般要经过参数统计、各基杆塔雷击跳闸率计算、杆塔防雷性能评估、防雷措施配置几个步骤。充分评估每基杆塔差异化特征，针对防雷薄弱性环节，再采取针对性措施是非常重要的[5]。例如特高压同塔双回线路通常架设2根地线，并且地线对边相导线保护角不应小于-5°（山区），但可能因为地形因素造成两地线间距过大（超过导地线垂直距离5倍），以致中相导线遭到绕击闪络，对此应通过架设第三根地线或另设耦合地线加以防范。
3.4加强绝缘
对于高压输电线路的个别大跨越高杆塔地段，落雷机会增多，塔高等值电感大，塔顶电位高;感应过电压也高;绕击的最大雷电流幅值大，绕击率高。这些都增大了线路的雷击跳闸率。为降低跳闸率，可在高杆塔上增加绝缘子串的片数，加大大跨越档的导、地线之间的距离，以加强线路绝缘来达到提高线路耐雷水平的目的。高压同杆双回线路可采用不平衡高绝缘方式，即增强回路绝缘强度的绝缘方式，可有效降低双回同时跳闸率。加强绝缘意味着增加绝缘子片数，成本也较高，采用何种绝缘方式，应进行全面技术与经济比较。
总结：
根据运行经验，雷电绕击是特高压输电线路跳闸的主要原因，尤其山区雷击闪络威胁更为直接。特高压输电线路防雷除了减小地线保护角，还应采取综合防雷措施，因为特高压输电线路运行时间、数据相对不足，应结合实际线路情况采取差异化防雷策略才能有效保障线路安全运行。
参考文献：
[1]拓新路，杨博.特高压输电线路防雷技术探讨[J].电工文摘，2017（06）：55-57.
[2]郭浩.特高压输电线路综合防雷技术[J].中国科技信息，2017（21）：55+57.
[3]韩聪颖. 特高压交流输电线路防雷技术研究[D].中国地质大学（北京），2017.
[4]钟一俊. 特高压输电技术研究和应用综述[D].浙江大学，2008.
[5]贺体龙，方明俊.特高压输电线路防雷技术的探讨[J].电力建设，2007（05）：21-22.