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【摘要】在我国电网系统中，输电线路防雷是保证安全供电、减少电力系统雷害事故的关键。近年来宁波市姜山区域10kV配网大量采用架空绝缘线路，绝缘导线发生雷击断线和绝缘子击穿的事故频发，严重威胁配电线路的安全运行。宁波市姜山区域架空绝缘导线位于宁波市土壤电阻率地区，该地区雷暴活动频繁，做好输电线路的防雷工作是保证线路安全运行的关键。针对该地区输电系统防雷接地方面存在的主要问题，结合国内外的研究进展，具体探讨了宁波市姜山区域架空绝缘导线防雷现状及改进措施：合理选择输电线路路径、架设避雷线、提高线路绝缘水平、加强线路避雷管理、完善气象预警机制和实行防雷接地。
【关键词】宁波市姜山区域；架空绝缘导线；防雷；
【中图分类号】TM72 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0039-02
据电网故障分类统计表明，在高压线路运行的总跳闸次数中，由于雷击引起的跳闸次数占50%左右，尤其在雷暴走廊、土壤电阻率有突变的地带、四周是山丘的潮湿盆地的地区，雷击输电线路引起的故障率更高。宁波市地处东南沿海，有着复杂的地形地貌，输电线路径地形高差大、塔型繁多，雷电活动频繁。尤其是姜山区域是雷击线路跳闸最多的区域。目前姜山区域10kv架空绝缘导线使用率占全部线路的47.57%，每基杆子已装过电压保护。近两年来雷击耐涨杆、转角杆和终端杆断线频率占雷击断线70%以上。本文为此具体探讨了宁波市姜山区域架空绝缘导线防雷现状及改进措施。
1、宁波市姜山区域雷暴情况与对架空绝缘导线的危害
根据有关资料分析，宁波市姜山区域雷暴天数南方城镇明显偏高。不过除了通过有效的防雷措施能避免或减少雷击事件发生的概率外，并不能简单的认为雷暴天数少的地区就不会遭受雷击、就不会造成生命和财产损失，因此建立完善的、有效的防雷系统才能防患于未然。架空绝缘导线的设备中有大量的集成电路通过金属导线相连，并且架空绝缘导线也通过电力电缆和各种输电传输电缆与外界相连，这就为感应雷的侵入提供了条件，加上现代输电设备采用了大量高集成度的微电子电路，其耐冲击水平较低，容易被感应雷损坏，产生各种各样的设备故障。如接口板损坏、内部输电口的损坏、整流模块的损坏等，有时感应雷引起故障甚至让我们很难与雷电联系在一起，但却是由雷电引起的。感应雷形成的破坏虽然不及直击雷大，但其损害的往往是输电设备的核心器件，给正常输电带来障碍。表1就为2008年至2010年姜山区域雷击引起的事故汇总（如表1）。
2、宁波市姜山区域架空绝缘导线防雷现状
通过上述分析，我们分析发现新旧规范的避雷器交错并用，部分避雷器安装不规范，设计过程中对特殊线路的避雷措施考虑不足；接地系统不完备或安装不规范，后期运行维护不足导致接地电阻过大等是影响10RV配电网防雷性能主要原因。
3、宁波市姜山区域架空绝缘导线的改进措施
3.1 宁波市姜山区域架空绝缘导线区域的的划分
我们通过对发生雷击闪络地点的调查，能确定姜山区域架空绝缘导线有绝缘子串闪络的铁塔为：#A、#B、#c、#D、#E，以上这5基应为“易击塔”，结合当地地形、地貌的调查，很明显，塔基的这一区段可定为“易击段”。
3.2 改进措施
3.2.1 加装避雷针保护
在#A塔左侧挂点附近前后两侧，向外倾斜约45。，加装了4m长的两根自制避雷针，自2009年#A塔闪络两次后，到目前为止，经过2010年＼2011年雷雨季的考验。
3.2.2 接地改造试点
对#B塔进行接地改造，在原有“戊型”接地体的4根61米射线的基础上再延长15米，降阻效果不明显。对#c塔进行接地改造，在原有“戊型”接地体的基础上，从接地大环另增加一根30米长的射线，基本无降阻效果。
3.2.3 防雷改造
（1）有“零值”、“低值”等缺陷的瓷质绝缘子及时予以更换。（2）全面紧固铁塔螺栓，定期检查接地螺栓是否生锈、松动。（3）及时修复被外力破坏的接地引下线、接地装置。（4）对姜山区域架空绝缘导线全线，特别是“易击段”以及两侧变电所进出线2km范围内接地电阻超标的铁塔进行接地改造。
4、架空绝缘导线防雷的综合防治措施
4.1 合理选择输电线路路径
在选择输电线路路径，要尽量避开这些区域：雷暴走廊、土壤电阻率有突变的地带、四周是山丘的潮湿盆地。同时要合理利用现有的各类信息资源，建立“三位一体”雷击故障排查方式，该方式以雷电定位系统为基础，将杆塔的GPS定位坐标引入系统，并在系统内生成相应的虚拟路径，当雷电产生时，系统便会实时显示每个雷电信息的虚拟位置是否在虚拟杆塔的附近，最后通过调度sCADA实时监控系统提供的雷击故障跳闸GPS时钟数据与雷电定位系统GPS时钟数据相校核，来最终来判定雷击故障点。
4.2 架设避雷线
结合停电检修工作，对线路周围较为空旷的线路统一加装了新型绝缘导线避雷器，提前应对雷雨季节线路易遭雷击的问题。对杆塔接地引下线、接地体进行开挖，检查其锈蚀情况并测量接地电阻，对接地电阻不满足要求的接地装置进行雨季前集中处理，确保线路的耐雷水平。加大架空线路的入地改造工作，结合农网改造等工程，对具备条件的线路以电缆替代架空线路，在美化环境的同时，从根本上减少线路遭雷击的几率。
4.3 提高线路绝缘水平
当前安徽巢湖供电公司的发明成果“一种防雷的架空绝缘导线”，被国家知识产权局授予实用新型专利。这是巢湖供电公司获得的第一项专利成果。该发明涉及一种用于架空配电线路的绝缘导线，能有效防止雷击断线，同时减少树木、鸟类、漂浮物等外部原因引起架空配电线路故障，保证架空绝缘配电网的安全运行，提高供电可靠性。普通的绝缘导线，当直击雷或感应雷过电压作用于绝缘导线时，雷电过电压首先击穿导线绝缘层进而引起绝缘子闪络，被击穿的绝缘层呈针孔状，持续的工频短路电流电弧受周围绝缘的阻凝，弧根只能在针孔处燃烧，在极短的时间内导线就会被整齐的烧断，发生雷击断电事故，严重威胁着配电网的安全运行。本发明根据绝缘导线雷击断线的机理，在绝缘子附近靠近横担的一段的下侧纵向开口，使工频电弧的弧根和雷击短路电弧能量从导线的开口处向负荷侧移动，并逐步熄弧，从而保护绝缘导线免受雷击引起的工频续流电弧伤害，推动和优化10kV架空线路的绝缘，保证架空绝缘配电网的安全运行。 4.4 加强线路避雷管理
为了进一步提高姜山电网对雷电的“免疫力”，我们要依据历史雷电监测记录和运行经验，并结合输电线路走廊的雷电活动、地形地貌、线路结构等特征，对所辖输电线路走廊的雷击闪络特性进行分析，确定了16个重点防雷区域和47条重点防雷线路。在此基础上，该局对土壤接地电阻率偏高的杆塔和多次遭受雷击的线路实施防雷改造工程，通过接地电阻值复测，绝缘子更换，接地网补强，接地导线增设等措施，提升输电线路设备的耐雷水平。在今夏雷季到来前，该局及时完成了1条35千伏送电线路的主网防雷大修工程，共改造铁塔接地装置5基，加装避雷器8套，更换钢化玻璃绝缘子700片。与此同时，该局严格按照相关技术标准，对投运前的10千伏架空线路进行防雷设施配置，并对易遭受雷击的10千伏线路加装了防雷金具、放电间隙、防雷绝缘子和避雷器等设备。此外，该局还加强了雷季前的防雷设备巡检工作，成立变电运检、输电运检和配电运检三个巡检小组，对防雷设备进行“地毯式”排查。
4.5 完善气象预警机制
一是提高对防雷减灾工作的认识，与气象局合作建立完善气象预警机制，及时启动防雷应急预案。二是在电网规划设计中提高防雷减灾系统技术含量，在规划审计时，开展雷击风险评估工作，将评估结果作为建设工程可行性论证的重要依据。三是加强对供电区域内各类电网及输、配电、专变（所）台区防雷过电压专业管理和技术监督，加大对输、配电设备防雷设施检修和技改，并采取输、配电线路规范化管理等措施，有效防止过电压对电网设备造成的危害。四是根据网架结构的不断变化，及时编制完善防雷事故预案，调度值班员结合事故预案及时调整电网运行方式，最大限度地降低雷击对电网运行的影响等。
4.6 实行防雷接地
对于一般建筑而言，在采取了防雷措施后，可以将直击雷与雷电波侵入的雷害的概率降低很多。对于一般电气设备，允许的雷电脉冲较高，因此采取避雷针、避雷网防直击雷等措施是极其有效的。而微电子设备非常灵敏，耐压水平很低，一般只有10V左右，对雷击电磁脉冲极为敏感，易受到电磁干扰和损坏。雷击电磁脉冲因电磁感应而产生，并且可以通过电源线、天线、信号线的耦合被引入微电子设备，是微电子设备损坏的主要原因。如果仅按照一般建筑进行防雷设计，建筑电子设备受雷击的损坏率就很高，所以对于电子生产厂房的防雷接地设计应采取相应的措施。在选择接闪器时，应优先选用避雷网形式。这是因为避雷针是通过把雷电引向自身来完成保护对象免遭直接雷击的，这种引雷的机理使避雷系统增加被雷击的概率。当然，避雷针也不是完全不能采用，现在有的避雷针生产企业已推出新型优化避雷针，它具有防止直击雷和抑制二次感应雷的两种功能，是一种防雷市场上相对先进的产品。在布置引下线时，应沿建筑物四周设置而避免采用中间柱的柱内主筋作为引下线。这是因为在电子信息系统接地时，通常采用单点接地系统，将接地基准点在建筑物的中心部位引到建筑物底部的接地板上，如防雷引下线设置在四周则可以减少引下线产生的强磁场的干扰。对于接地装置设置的问题，防雷接地、电源系统接地、电气保护接地、防静电接地可同时利用建筑物的基础钢筋作为接地极。对于信息系统的接地，曾经在很长时间内存在意见分歧。以往普遍认为信息系统的接地系统应单独设置，与建筑物绝缘，国外称其为绝缘接地方式。但是在实际应用中发现，两个独立的接地系统不利于过电压保护，这是因为当建筑物接闪雷电流后，建筑物的电压很高，而信息设备的“信号地”是与建筑物20米以外的大地相连，其电位比防雷接地装置低得很多，设备电压在雷击时维持在“信号地”电位水平，二者之间的电位差通过电容的耦合作用，将耐压能力很低的电子器件损坏。
总之，宁波市姜山区域架空绝缘导线防雷不佳，但是可采用多种措施以提高线路的耐雷水平，比如增加避雷线、降低杆塔接地电阻、增加避雷器等，取得了比较好的效果。
【关键词】宁波市姜山区域；架空绝缘导线；防雷；
【中图分类号】TM72 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0039-02
据电网故障分类统计表明，在高压线路运行的总跳闸次数中，由于雷击引起的跳闸次数占50%左右，尤其在雷暴走廊、土壤电阻率有突变的地带、四周是山丘的潮湿盆地的地区，雷击输电线路引起的故障率更高。宁波市地处东南沿海，有着复杂的地形地貌，输电线路径地形高差大、塔型繁多，雷电活动频繁。尤其是姜山区域是雷击线路跳闸最多的区域。目前姜山区域10kv架空绝缘导线使用率占全部线路的47.57%，每基杆子已装过电压保护。近两年来雷击耐涨杆、转角杆和终端杆断线频率占雷击断线70%以上。本文为此具体探讨了宁波市姜山区域架空绝缘导线防雷现状及改进措施。
1、宁波市姜山区域雷暴情况与对架空绝缘导线的危害
根据有关资料分析，宁波市姜山区域雷暴天数南方城镇明显偏高。不过除了通过有效的防雷措施能避免或减少雷击事件发生的概率外，并不能简单的认为雷暴天数少的地区就不会遭受雷击、就不会造成生命和财产损失，因此建立完善的、有效的防雷系统才能防患于未然。架空绝缘导线的设备中有大量的集成电路通过金属导线相连，并且架空绝缘导线也通过电力电缆和各种输电传输电缆与外界相连，这就为感应雷的侵入提供了条件，加上现代输电设备采用了大量高集成度的微电子电路，其耐冲击水平较低，容易被感应雷损坏，产生各种各样的设备故障。如接口板损坏、内部输电口的损坏、整流模块的损坏等，有时感应雷引起故障甚至让我们很难与雷电联系在一起，但却是由雷电引起的。感应雷形成的破坏虽然不及直击雷大，但其损害的往往是输电设备的核心器件，给正常输电带来障碍。表1就为2008年至2010年姜山区域雷击引起的事故汇总（如表1）。
2、宁波市姜山区域架空绝缘导线防雷现状
通过上述分析，我们分析发现新旧规范的避雷器交错并用，部分避雷器安装不规范，设计过程中对特殊线路的避雷措施考虑不足；接地系统不完备或安装不规范，后期运行维护不足导致接地电阻过大等是影响10RV配电网防雷性能主要原因。
3、宁波市姜山区域架空绝缘导线的改进措施
3.1 宁波市姜山区域架空绝缘导线区域的的划分
我们通过对发生雷击闪络地点的调查，能确定姜山区域架空绝缘导线有绝缘子串闪络的铁塔为：#A、#B、#c、#D、#E，以上这5基应为“易击塔”，结合当地地形、地貌的调查，很明显，塔基的这一区段可定为“易击段”。
3.2 改进措施
3.2.1 加装避雷针保护
在#A塔左侧挂点附近前后两侧，向外倾斜约45。，加装了4m长的两根自制避雷针，自2009年#A塔闪络两次后，到目前为止，经过2010年＼2011年雷雨季的考验。
3.2.2 接地改造试点
对#B塔进行接地改造，在原有“戊型”接地体的4根61米射线的基础上再延长15米，降阻效果不明显。对#c塔进行接地改造，在原有“戊型”接地体的基础上，从接地大环另增加一根30米长的射线，基本无降阻效果。
3.2.3 防雷改造
（1）有“零值”、“低值”等缺陷的瓷质绝缘子及时予以更换。（2）全面紧固铁塔螺栓，定期检查接地螺栓是否生锈、松动。（3）及时修复被外力破坏的接地引下线、接地装置。（4）对姜山区域架空绝缘导线全线，特别是“易击段”以及两侧变电所进出线2km范围内接地电阻超标的铁塔进行接地改造。
4、架空绝缘导线防雷的综合防治措施
4.1 合理选择输电线路路径
在选择输电线路路径，要尽量避开这些区域：雷暴走廊、土壤电阻率有突变的地带、四周是山丘的潮湿盆地。同时要合理利用现有的各类信息资源，建立“三位一体”雷击故障排查方式，该方式以雷电定位系统为基础，将杆塔的GPS定位坐标引入系统，并在系统内生成相应的虚拟路径，当雷电产生时，系统便会实时显示每个雷电信息的虚拟位置是否在虚拟杆塔的附近，最后通过调度sCADA实时监控系统提供的雷击故障跳闸GPS时钟数据与雷电定位系统GPS时钟数据相校核，来最终来判定雷击故障点。
4.2 架设避雷线
结合停电检修工作，对线路周围较为空旷的线路统一加装了新型绝缘导线避雷器，提前应对雷雨季节线路易遭雷击的问题。对杆塔接地引下线、接地体进行开挖，检查其锈蚀情况并测量接地电阻，对接地电阻不满足要求的接地装置进行雨季前集中处理，确保线路的耐雷水平。加大架空线路的入地改造工作，结合农网改造等工程，对具备条件的线路以电缆替代架空线路，在美化环境的同时，从根本上减少线路遭雷击的几率。
4.3 提高线路绝缘水平
当前安徽巢湖供电公司的发明成果“一种防雷的架空绝缘导线”，被国家知识产权局授予实用新型专利。这是巢湖供电公司获得的第一项专利成果。该发明涉及一种用于架空配电线路的绝缘导线，能有效防止雷击断线，同时减少树木、鸟类、漂浮物等外部原因引起架空配电线路故障，保证架空绝缘配电网的安全运行，提高供电可靠性。普通的绝缘导线，当直击雷或感应雷过电压作用于绝缘导线时，雷电过电压首先击穿导线绝缘层进而引起绝缘子闪络，被击穿的绝缘层呈针孔状，持续的工频短路电流电弧受周围绝缘的阻凝，弧根只能在针孔处燃烧，在极短的时间内导线就会被整齐的烧断，发生雷击断电事故，严重威胁着配电网的安全运行。本发明根据绝缘导线雷击断线的机理，在绝缘子附近靠近横担的一段的下侧纵向开口，使工频电弧的弧根和雷击短路电弧能量从导线的开口处向负荷侧移动，并逐步熄弧，从而保护绝缘导线免受雷击引起的工频续流电弧伤害，推动和优化10kV架空线路的绝缘，保证架空绝缘配电网的安全运行。 4.4 加强线路避雷管理
为了进一步提高姜山电网对雷电的“免疫力”，我们要依据历史雷电监测记录和运行经验，并结合输电线路走廊的雷电活动、地形地貌、线路结构等特征，对所辖输电线路走廊的雷击闪络特性进行分析，确定了16个重点防雷区域和47条重点防雷线路。在此基础上，该局对土壤接地电阻率偏高的杆塔和多次遭受雷击的线路实施防雷改造工程，通过接地电阻值复测，绝缘子更换，接地网补强，接地导线增设等措施，提升输电线路设备的耐雷水平。在今夏雷季到来前，该局及时完成了1条35千伏送电线路的主网防雷大修工程，共改造铁塔接地装置5基，加装避雷器8套，更换钢化玻璃绝缘子700片。与此同时，该局严格按照相关技术标准，对投运前的10千伏架空线路进行防雷设施配置，并对易遭受雷击的10千伏线路加装了防雷金具、放电间隙、防雷绝缘子和避雷器等设备。此外，该局还加强了雷季前的防雷设备巡检工作，成立变电运检、输电运检和配电运检三个巡检小组，对防雷设备进行“地毯式”排查。
4.5 完善气象预警机制
一是提高对防雷减灾工作的认识，与气象局合作建立完善气象预警机制，及时启动防雷应急预案。二是在电网规划设计中提高防雷减灾系统技术含量，在规划审计时，开展雷击风险评估工作，将评估结果作为建设工程可行性论证的重要依据。三是加强对供电区域内各类电网及输、配电、专变（所）台区防雷过电压专业管理和技术监督，加大对输、配电设备防雷设施检修和技改，并采取输、配电线路规范化管理等措施，有效防止过电压对电网设备造成的危害。四是根据网架结构的不断变化，及时编制完善防雷事故预案，调度值班员结合事故预案及时调整电网运行方式，最大限度地降低雷击对电网运行的影响等。
4.6 实行防雷接地
对于一般建筑而言，在采取了防雷措施后，可以将直击雷与雷电波侵入的雷害的概率降低很多。对于一般电气设备，允许的雷电脉冲较高，因此采取避雷针、避雷网防直击雷等措施是极其有效的。而微电子设备非常灵敏，耐压水平很低，一般只有10V左右，对雷击电磁脉冲极为敏感，易受到电磁干扰和损坏。雷击电磁脉冲因电磁感应而产生，并且可以通过电源线、天线、信号线的耦合被引入微电子设备，是微电子设备损坏的主要原因。如果仅按照一般建筑进行防雷设计，建筑电子设备受雷击的损坏率就很高，所以对于电子生产厂房的防雷接地设计应采取相应的措施。在选择接闪器时，应优先选用避雷网形式。这是因为避雷针是通过把雷电引向自身来完成保护对象免遭直接雷击的，这种引雷的机理使避雷系统增加被雷击的概率。当然，避雷针也不是完全不能采用，现在有的避雷针生产企业已推出新型优化避雷针，它具有防止直击雷和抑制二次感应雷的两种功能，是一种防雷市场上相对先进的产品。在布置引下线时，应沿建筑物四周设置而避免采用中间柱的柱内主筋作为引下线。这是因为在电子信息系统接地时，通常采用单点接地系统，将接地基准点在建筑物的中心部位引到建筑物底部的接地板上，如防雷引下线设置在四周则可以减少引下线产生的强磁场的干扰。对于接地装置设置的问题，防雷接地、电源系统接地、电气保护接地、防静电接地可同时利用建筑物的基础钢筋作为接地极。对于信息系统的接地，曾经在很长时间内存在意见分歧。以往普遍认为信息系统的接地系统应单独设置，与建筑物绝缘，国外称其为绝缘接地方式。但是在实际应用中发现，两个独立的接地系统不利于过电压保护，这是因为当建筑物接闪雷电流后，建筑物的电压很高，而信息设备的“信号地”是与建筑物20米以外的大地相连，其电位比防雷接地装置低得很多，设备电压在雷击时维持在“信号地”电位水平，二者之间的电位差通过电容的耦合作用，将耐压能力很低的电子器件损坏。
总之，宁波市姜山区域架空绝缘导线防雷不佳，但是可采用多种措施以提高线路的耐雷水平，比如增加避雷线、降低杆塔接地电阻、增加避雷器等，取得了比较好的效果。