500kV输电线路雷电干扰及防雷措施分析

2019 No.5

Electric System电力系统

Electric Power System Equipment电力系统装备

500 kV输电线路雷电干扰及防雷措施分析

姚军锋

（江苏南瑞恒驰电气装备有限公司，江苏无锡 214161）

［摘 要］在我国高压线路中，500 kV输电线路是电网中重要的构成部分，并主要承担着工业企业生产所需的输送任务，其运送质量直接影响到高压电的输送。而当下对高压输电线运行影响最大的便是雷电事故，不仅会破坏单条线路输送的稳定性，更能对整个电网产生不良影响。本文围绕500 kV输电线路雷电干扰及防雷措施进行分析。

［关键词］500 kV输电线路；雷电干扰；措施［中图分类号］TM863　　　　　［文献标志码］B　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）05–0116–02

Analysis of Lightning Disturbance and Lightning Protection

Measures for 500 kV Transmission Lines

Yao Jun-jeng

［Abstract］In China’s high-voltage lines, 500 kV transmission line is an important part of the power grid, and mainly undertakes the transportation tasks required by industrial enterprises. Its transportation quality directly affects the transmission of high-voltage power. At present, the lightning accident has the greatest impact on the operation of high-voltage transmission lines. It will not only destroy the stability of single transmission line, but also have a negative impact on the whole power grid. Therefore, this paper focuses on the lightning interference and lightning protection measures of 500 kV transmission lines. ［Keywords］500 kV transmission line; lightning interference; measures在我国经济与科技水平不断提升的时代背景下，电力行业也随着电力需求的不断增加而进入了飞速发展的阶段。而在我国企业的发展过程中，500 kV输电线路承担着重要的电

力输送工作，由其所输送的高压电质量能够直接对企业生产产生影响。而500 kV高压电输电线路主要设置在野外区域，并且线路铺排范围广阔，因此十分容易受到外部环境的影响。

的主蒸汽母管，应审查蠕变测量记录。

3.2.2 宏观检验

焊缝进行射线或超声检测抽查，判断有无超标埋藏缺陷。

3.2.5 金相和硬度检测

对于主蒸汽管道可能出现的机械损伤和蠕变的损伤模式，应结合日常巡检记录和蠕变测量记录，检验管道表面有无机械损伤、移位变形、腐蚀，胀粗、鼓包等，支吊架有无过载或失载并对附近焊缝进行重点检查，对管道隔热层破损处和角接焊接接头部位进行重点检查。用蠕变测量尺测量管道直径有无变化，以判断材质有无蠕变现象。

3.2.3 厚度测定

由于主蒸汽母管长时间在高温下运行，金属组织力学性能是否改变，是否产生了不允许的微观缺陷或材质可能产生珠光体球化。一般在运行40000 h后应对焊接接头和弯管外弧进行金相检测抽查，检验金相组织有无变化。

3.2.6 蠕变检查

鉴于主蒸汽母管受冲刷的损伤模式，对主蒸汽母管弯头、弯管背弯处和连接直管段、金属波纹补偿器、宏观检查时发现的腐蚀区及怀疑部位进行厚度测定，对于直管段应从截面一周平均取4个测厚点进行壁厚测定。把实测壁厚与最小需要厚度进行比较，判定是否符合要求。

3.2.4 无损检测

针对主蒸汽母管在安装及运行过程可能出现的缺陷，对重点部位进行表面和埋藏缺陷检测。表面检验优先选用磁粉检测，埋藏缺陷一般选用射线或超声检测。经宏观检验，结合审查日常巡查记录，对于支吊架设置不合理或过载附近焊接接头进行重点磁粉检测，因为此处容易产生应力集中造成裂纹或开裂。对安全阀、疏水、放气及取样管座角接接头（结构不连续），弯头或弯管背弯处，异种钢焊接接头处（异种钢焊接易在焊接接头产生裂纹）进行磁粉检测。对于母管对接

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查看蠕变测量技术档案，了解主蒸汽母管蠕变情况，根据锅炉设备运行时间对照主蒸汽管道蠕变变形量是否超过相应标准规定值。4 结语

通过对主蒸汽母管进行有效地安装监督检验和定期检验，能够控制管道在安装过程中施工质量，及时发现管道在使用运行中产生的缺陷，以采取相应措施消除事故隐患，对防止管道失效和事故的发生有重要作用。

参考文献

[1] TSG G0001—2012，锅炉安全技术监察规程[S].[2] TSG R7001—2015，锅炉监督检验规则[S].[3] TSG R7002—2015，锅炉定期检验规则[S].[4] GB/T30579-2014，承压设备损伤模式识别[S].[5] NB/T4017.1-47013.6-2015，承压设备无损检测[S].

电力系统装备

Electric Power System EquipmentElectric System电力系统

2019年第5期

2019 No.5

尤其是在雷电多雨的气候中，500 kV输电线因为遭受雷击而损坏的事件时有发生[1]。而一旦高压线路受到雷击冲击，就会十分容易产生运送障碍，进而发生跳闸情况，给企业的生产运行带来巨大的损失，甚至损伤一些高压设备。因此500 kV输电线路的防雷保护工作越来越受到我国电力相关部门的 重视。

1 500 kV输电线路受到雷电干扰的原因

电力行业中将所有可能造成电气设备绝缘系统破坏的电压升高，通常称之为过电压，而大气层中的过电压一般是电气设备或地上建筑物受到自然环境中的雷电击打形成的。这种能量通常来源于电力体系之外。雷电对电力设备造成损坏的现象称之为“放电”，通常在雷电与建筑物之间产生。一旦放电开始作用于输电线路，极有可能击穿高压线路绝缘部分，直击雷电才是目前对500 kV 高压输电线路危害的主要来源。在雷雨天气中所产生的跳闸短路现象大部分都是因为绕击电流而产生的，因此使用防绕击避雷针十分必要。防绕击避雷针能够有效疏导15kV 到 30 kV左右的雷电击打电流强度，减轻500 kV输电线路的故障率，并保障区域高压用电的通畅。

2.2 安装避雷线路

安装避雷线路是另一种能够保护高压线路免受雷电击打的有效措施之一。其具体设置流程是：在架设 500 kV 高压输电线路的同时架设铁质避雷线，上连防绕击避雷针，下连接地网，而接地网则埋入地下[3]。一旦遇到雷击放电的情况，防绕击避雷针就会把电流传导到避雷线路，然后传至接地网，以分担雷电所产生的过大电流。这种双重保障的方式能够更高地确保500 kV高压线路运作的通畅性以及安全性。

形成电路对地连接间的短路，而 500 kV 输电线路恰恰属于直接接地体系[2]。因此一旦受到雷电击打，500 kV输电线路就极易面临跳闸的情况，并由此影响到整个电网的运行稳定，直接导致企业运行的停滞。而通过调查研究发现，500 kV输电线路受到雷电干扰的原因具体囊括了以下几个方面。

1.1 受雷电影响形成的过电压

通过长时间的总结可以发现，输电线路受到雷电干扰的情况主要包括以下两种。第一种是雷电直接击打线路附近地面，第二种是击打在高压线路的杆塔或导线上。这两种雷电干扰方式会对高压输送线路产生不同的影响。在第一种情况中，因遭受雷电的直接击打而出现较高电流频次的地面会对输电线路产生更为严重的影响。而在第二种情况下，雷电干扰会导致线路中的雷电流过大，过高的雷电流又会诱发雷电击打反应。由于雷电击打而产生的运行故障包含放电与跳闸等特征。

1.2 输电线路的设计与特征

目前所使用的500 kV高压输电线路中，有很大一部分的

运行时间已经超过了30a。这些在20世纪就开始建设并投入使用的输电线路，在很大程度上也受到了当时种种因素的制约，而无法完全满足现在条件下的防雷需求。除了线路本身的防雷效果不理想之外，由于高压输电线路内部所流经电流量的巨大，加之电压较高，多余的电压与电流往往会在电路四周形成电离现象。而这种现象比起普通的传输线路而言更容易诱发雷电天气下的击打情况。

1.3 装置本身环境的影响

随着我国经济发展水平的日益提升，城镇化建设也越来越深入。在本身土地资源就十分紧张的情况下，预留给高压线路建设的空间就变得更为狭小。而加之诸多的条件，最终导致高压线路建设多选择在山体区域开展。而在这种地理环境与位置形态中，500 kV高压输电线路被雷电击打的概率也就随之增加。随着地势起伏而构建的输送线路，在高度渐次增长的情况下，也面临着几率越发增长的被击打威胁。

1.4 复合绝缘子耐压水平比较低

在目前的高压线路建设中，复合绝缘子已经得到了越来越广泛的应用。虽然其具有着较高的利用效率，但本身却存在着较大的缺陷。即雷电的耐压水平不足，无法抵御雷电击打所造成的负面影响，反而容易诱发其他线路事故。由于复合绝缘子的广泛应用，也使得500 kV高压线路面临的雷电击打威胁概率增长。

2 500 kV输电线路的防雷措施

2.1 使用防绕击避雷针

通过前文的分析得知，高压输电线路面临着两个方面的

威胁。第一个是来自于感应雷的威胁，第二个是来自于直击雷电的威胁。而根据目前的实际运行情况来看，由于500 kV输电线路本身具有较强的绝缘性能，因此在输电线路遭受感应雷干扰之前，使用防绕击避雷针就能有效地避免这种击打。

2.3 提高高压输电线路的绝缘性能

我国的高压输电线路具有里程长，范围广的特点。而随着生产企业用电需求的日益提升，为了满足大跨度的需求，高压输电线路的架设现今多采用高杆塔形式来进行支撑架设。而这种架设方式最大的缺陷就是，随着高度的提升，受到雷电击打的概率也会进一步增大。为了有效改善这种情况，就需要提升输电线路的绝缘性能。普遍而言，提升线路的绝缘性就是直接在杆塔上加设绝缘材料，以提升线路的绝缘能力，减轻雷电击打的概率。但除此之外还有特殊情况，即一杆多线。针对于这种情况，相关电力工作者就需要在不同的输电线路之间增加绝缘体的使用数量，以提高其绝缘性，降低闪络概率。

2.4 架设耦合地线

耦合地线的作用就是加强避雷线与输电线路之间的耦合，减低输电线路上的电压，分担雷击时在输电线路中产生的电流。在我国高压用电需求不断提升的背景下，为了保障各企业生产流程的顺利运行以及大规模的用电质量，确保高压输电线路的运行安全更加受到国家关注。耦合地线可以在发生雷击现象时降低雷击电阻，从而确保500 kV高压输电线路的平稳运行。

2.5 减少地线的电阻

当发生雷电直击杆塔的现象时，杆塔顶部与地面之间就会形成一定的电压。一旦电压过大，超过高压运输线路所能承载的绝缘上限，就会产生闪络现象，从而导致电流过载而跳闸。针对于短时间内电压过强的情况，可以采用降低杆塔接地电阻的方式，以减轻运输线路内的电流过载压力。而采用导电性能较好的镁合金就能够有效地达到降低杆塔顶端与地面电压的效果。3 结语

在目前社会发展中，电能已经成为保障人们日常生产生活不可缺乏的重要资源，因此对于电力供应系统平稳顺畅运营的保障也就关联着整个社会的稳定发展。随着近年来对于高压用电需求的不断提升，我国电力工程建设与维护也面临着更多的挑战。如何保证500 kV高压输电线路的安全性是当下的电力供应系统维护中迫切需要解决的问题。各地区的电力部门需要根据各区域不同的实际情况来提出有针对性的防雷设计，以有效提升高压输电线路的防雷电干扰能力，增强线路运行的稳定性，从而为促进地区经济发展提供重要的助力。

参考文献

[1] 张平.500 kV架空输电线路雷电分析及防雷措施[J].科技资讯，2010（6）：116-117.[2] 罗聪，王星.1000 kV/500 kV同塔混压4回输电线路的防雷性能[J].中国新通信，2015，17（4）：108-109.[3] 李亚莎，殷明.500 kV超高压输电线下工频电场分析[J].陕西电力，2012，40（2）：32-34，38.

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