耐雷水平

绝缘横担作为一种堵塞式防雷方法，可有效降低线路雷击闪络次数，提高线路运行可靠性。本文从横担干弧距 离设定、避雷器的设置，避雷器的选型几方面对10kV绝缘线路使用绝缘横担防雷进行设计研究，给出了不同海拔10kV绝 缘横担干弧距离，提出线路避雷器的防雷布置方式以及避雷器的电气设计参数。

交直流多回混架输电铁塔极大的压缩了线路走廊，是应对当今走廊日益紧缺的一种有效举措，但共架后铁塔高度增加、排布方式多变又导致了其耐雷水平异于常规直流线路或交流线路，本文兼顾塔型设计、使用环境、绝缘配置等方面需求，围绕八种典型的交直流混架塔型，利用行波法和电气几何模型法分析了反击跳闸率、绕击跳闸率以及综合耐雷水平,并与单独架设的500kV交流、±500kV直流线路的耐雷水平进行比较，研究表明所述±500kV/500kV交直流混架塔的耐雷 性能主要由交流线路决定，在平原地区所有塔型基本都能满足相关规程规范的防雷要求。

±500kV 直流输电线路是我国大电网的重要组成部分，送电距离长，输送容量大，具有重要战略意义。±500kV 直流输电线路由于自身绝缘水平和耐雷水平较高，线路故障再启动功能动作速度快，对雷击短时故障具有较强的抵御能力，国内外在设计建设时，一般都没有考虑特殊的防雷应对措施。然而据统计，实际运行中±500kV 直流输电线路雷击故障依然占有较大比例，极闭锁引起的紧急故障停运时有发生，大负荷情况下给系统造成较大的冲击。±500kV 直流线路防雷形势十分严峻。针对±500kV 直流输电线路，我国目前采用的防雷改造措施主要有降低接地电阻、减小保护角和安装塔顶避雷针，但是在落雷密集区域和土壤电阻率较高的地区，使用效果很不理想。随着我国高压直流输电线路建设力度的逐年加大，研制开发高压直流输电线路用雷电防护装置已成为一个新的研究热点。经验表明，线路避雷器可以有效提高输电线路的耐雷水平，是当前线路防雷最为有效的手段之一。但是，线路避雷器的应用目前还仅限于 35-500kV 交流输电线路，尚未涉及到高压直流输电线路领域。国内外至今还未有±500kV 直流线路避雷器挂网运行的工程实例。正是基于高压直流输电线路对雷电防护装置的这种迫切需求，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司组织研制了±500kV 直流系统用线路型带串联间隙复合外套金属氧化物避雷器（以下简称“±500kV 直流线路避雷器”）。

雷电易击地面突出物，而架空电力线路的杆塔长距离暴露在旷野或高山，一旦遭到雷击，会使送电中断，设备严重损坏,甚至会导致导线断落引发以下电力线路的事故。因此研究雷电现象、和架空电力线路的耐雷水平及防雷保护一直是电力工业发展过程中及为关注的课题。

目前线路运行单位为减轻安全运行的责任，往往只考虑绝缘子单一特性,没有按设备(产品)综合寿命周期来管理企业,如复合绝缘子耐污性能好，但耐雷水平差，停电检修不允许员工在上面攀爬出导线作业，其产品寿命只为线路寿命的1/4~～1/5（线路按50年考虑)，目前多数单位直线塔甚至耐张串全部采用复合绝缘子,造成绝缘子的运行维护成本极高。该项目成果提出的复合、玻璃绝缘子组合串使用在线路重污区是彻底解决污闪跳闸的有效技术经济手段,可大幅度延长复合绝缘子的运行寿命，节省纯复合绝缘子数年后老化更换的维护成本,杜绝超高压线路硅橡胶电蚀刺孔、芯棒脆断的运行隐患，又免除了瓷绝缘子劣化检测工作量和劣化片遇故障短路电流炸裂铁帽掉串的隐患，具有在行业全面推广的潜力。

朔州市地处黄土高原，10kV配网架空输电线路多架设于空旷地域，周围无遮挡物，且未架设避雷线，因此线路极易遭受雷击并形成停电事故。根据运行资料统计，朔州地区配网架空输电线路发生多次雷击断线事故，此类事故给工农业生产和人们的日常生活带来大量损失，严重威胁着配电网的安全稳定运行，并极大地影响了企业形象。 相对于高电压等级输电线路，10kV 配电线路一般不采用架设避雷线、耦合地线等方法，而仅通过采用加强绝缘、安装线路避雷器等方法来提高配电网的耐雷水平，进而减小雷击跳闸率。但这些措施都具有一定的局限性，并不能高效地防止配电线路雷击停电事故的发生。架空输电线路的防雷工作经过不断的研究探索，虽然取得了一定成效，但是电网中由雷击引|起的故障仍占很大比例。近年来，通过研发一种带可摆臂电极的并联间隙防雷保护装置，可解决配电线路在防雷保护方面所面临的难题。该装置成本低，安装简便，易于大面积推广，且能显著降低雷击断线、绝缘子炸裂等永久性故障，减少停电事故带来的经济损失。

输电线路防雷一直是国内外研究的重点，输电线路雷害风险与线路走廊的雷电活动紧密相关，与此同时，在各个地区由于输电线路具体结构参数以及线路走廊地形地貌的差异对输电线路防雷性能的影响同样不可忽视，如何在设计阶段即能较为可靠的评估选定线路的耐雷水平和雷击跳闸率，以及如何在不增加投资的情况下合理利用地形和采用适当塔型有效地降低线路雷击跳闸率，这是所有设计人员需要解决的问题。为准确评估输电线路的综合耐雷性能与及时发现线路防雷薄弱环节，本项目对架空输电线路绕击、反击耐雷性能计算方法进行了深入的理论研究，并分析了不同因素对输电线路绕击耐雷性能的影响。本项目拟通过搭建电磁暂态仿真平台计算各种杆塔型式、导线排布方式、不同运行电压、不同接地电阻下的输电线路反击和绕击耐雷水平，分析保护角、接地电阻等对耐雷性能的影响。再考虑三维空间内导、地线相对于地面的高度变化以及输电线路走廊复杂地形的影响，以单个档距线路为研究对象，通过求取导线暴露面的水平投影面积来直接计算出单个档距输电线路的绕击跳闸次数。最后将编制的所有模块拼装，组成完整的输电线路雷击跳闸率计算软件。

输电线路的雷电防护一直是困扰线路运行的难题。由于雷电的随机性、各种防护措施的技术经济性、以及运行维护问题等因素的制约，因雷电线路跳闸事故仍较多。本项目基于现场试验的方法，提出输电线路杆塔雷电冲击特性的理论模型分析方法，现场测试方法，获得了宝贵的现场测试数据，为线路雷电防护提供了重要参考。基于本项目的研究，获得实际输电线路在雷击时的过电压时空分布，一方面为线路避雷器的参数选择和合理布置、为线路过电压监测布点提供依据，从而解决工程实际问题。另一方面，指导建立杆塔、线路、接地装置等过电压电磁暂态仿真模型，从而为过电压分析理论提供依据，解决过电压研究中的科学问题。项目成果填补国内外的研究空白，为相关标准的制定和修订奠定了基础。提高输电线路的反击耐雷水平，对保障电网安全可靠运行，建设“坚强智能电网”具有重要的意义。项目授权专利7项，受理发明专利6项，申请软著5项；经中国电力企业联合会鉴定，认为“在输电线路雷电冲击现场试验方法和接地装置优化等方面处于国际领先水平”。