龔石林 馮彥釗

（云南電網公司生產設備部，昆明 650011）

近年來，隨著電網的快速發(fā)展和強對流天氣的增多，雷害故障呈現出一些新的特點，雷擊造成的線路兩相閃絡、同塔雙回線路同時閃絡、同一輸電通道多回線路相繼跳閘等嚴重故障明顯增加等。但目前輸、配電線路主要采用標準化和典型化的防雷設計，全線不同桿塔和區(qū)段往往按統(tǒng)一標準進行防雷配置，未細致考慮線路走廊雷電活動強度、地形地貌及桿塔結構等差異。這樣做出的設計方案通常無法滿足全線防雷性能的差異化要求，致使部分桿塔和區(qū)段極易成為投運后的雷害集中區(qū)域，線路雷擊故障頻發(fā)[1-3]。雷擊跳閘后不僅要迅速查找故障點，對受損絕緣子還需要帶電或停電更換，運行維護工作難度較大，并且線路一旦建成，防雷改造成本巨大，改造效果不明顯。因此，線路防雷工程應從源頭做起，在線路設計階段即應進行差異化防雷評估，明確新建線路防雷薄弱桿塔和區(qū)段，并采用針對性的防雷措施提高防雷性能。

目前，差異化的的防雷策略主要應用于輸電線路的防雷設計中。輸電線路的檔距遠比配電線路大，且線路長度一般較長，所跨區(qū)域的地形地貌、雷電活動規(guī)律等情況相對于配電線路更加復雜。配電線路在配置上相對于輸電線路也具有不同的特點，比如桿塔普遍不做接地，沒有安裝雷電定位系統(tǒng)等，具有適應其自身的防雷設置?；谳敗⑴潆娋€路在結構特點、防雷配置等方面的不同，差異化的防雷方法在配電線路中使用應得到一定的變通[4-5]。

本文通過對差異化防雷策略的分析，以及輸、配電線路在結構特點、防雷配置等方面的比較，提出差異化的防雷策略在配電線路中的應用方法，為差異化防雷方法在配電線路中的應用提供方法基礎。

1 差異化防雷策略

差異化防雷改造技術既可以提高電力線路的可靠性，又能避免不合理的設計、改造所造成的浪費，取得事半功倍的效果，提高防雷工程的技術性和經濟性。

1.1 線路雷害事故的差異

一般說來，同一地區(qū)不同時間的雷電活動存在差異；同一時間，不同地區(qū)的雷電活動存在差異。應針對性地制定防雷措施。

在傳統(tǒng)的規(guī)程法中，對地形地貌考慮不多，地形地貌只對繞擊率以及擊桿率有影響，并且考慮過于單一，只有平原和山區(qū)之分。而實際桿塔所處地形地貌復雜多變，典型的地形如圖1所示。在防雷計算中應充分考慮到地形地貌對線路防雷性能的影響。

圖1 地貌分類示意圖

1.2 計算分析方法的差異

準確評價線路的耐雷性能是做好線路防雷工作的必要前提。防雷計算模型是準確評價輸變電設備耐雷性能的重要工具和手段。隨著雷擊事故的頻繁發(fā)生，電網防雷愈來愈被電力系統(tǒng)重視，很多專家學者也提出了各種防雷計算模型。實際運行經驗表明，不同電壓等級輸電線路雷擊跳閘的主要原因不同。在計算雷擊跳閘率時要根據需要和實際情況選擇合適的模型進行計算。

1.3 防雷措施實施的差異

目前，線路防雷技術及措施種類很多，各有特點及針對性。如降低桿塔接地電阻可以有效減小線路反擊跳閘率，減小避雷線保護角可以有效提高線路的繞擊耐雷性能，而加裝線路避雷器的桿塔，其反擊耐雷水平和繞擊耐雷水平都會有很大的提高。此外還有增強絕緣、加設耦合地線、安裝塔頭避雷針、避雷線側針、并聯間隙等防雷措施。

2 配電線路與輸電線路相比差異化防雷的特點

架空輸電線路的雷擊事故以及線路走廊的雷電活動、線路特征等方面都存在差異。因此，輸電線路的防雷應充分考慮影響輸電線路耐雷性能各因素的差異，如線路走廊雷電活動的差異、線路結構特征的差異以及地形地貌的差異，從而制定出針對每基桿塔的防雷措施。

而配電線路與輸電線路相比，具有如下特點：①網絡結構復雜；②線路長度相對較短；③線路檔距遠小于輸電線路，相同傳輸距離下，桿塔基數明顯增大?；谶@些特點，使得差異化的防雷策略在配電線路中的使用方法與輸電線路相比應有一些相同之處，但同時也會有較大的區(qū)別。具體表現如下。

1）輸電線路和配電線路在網絡結構、防雷配置等方面存在較大差異

輸電線路由于線路較長，檔距較大，因而各基桿塔的所在位置的雷電活動情況和地形地貌情況會出現較大的差異；裝設有雷電定位裝置，可以根據差異化防雷性能評估方法可以對所要進行改造的線路進行逐基桿塔防雷安全風險評估；通過評估，可以得到線路各級桿塔的防雷風險等級，以及風險等級高的決定因素。

而對于配電線路，線路長度較短，檔距較小，桿塔基數多，且各基桿塔的所在位置的雷電活動情況和地形地貌情況差異相對較小，因而，對每基桿塔進行防雷安全風險評估就顯得意義不大。

針對這些不同的特點，提出配電線路的差異化防雷措施應以單條線路為單位進行。

2）配電線路防雷改造措施制定

某學者曾將銀行和美發(fā)店作為主要研究對象，將轉換成本劃分為不同維度，分別是機會成本、風險成本、評估成本、認知成本、組織成本和沉沒成本等。在這一研究中發(fā)現，轉換成本與再購買呈現明顯的正相關性。在線上購物中，需要對轉換成本的內涵進行分析，通過這種方式研究對成本的影響。

輸電線路的差異化防雷措施是根據風險評估結果，結合線路運行情況，提出防雷改造原則。包括考慮降低雷擊跳閘率還是雷擊事故率、降低繞擊風險還是反擊風險、需要對哪些風險等級的桿塔進行改造等。

但對于配電線路來說，防雷改造的原則主要是防止感應雷，或是同時要求防止直擊雷等。就其防雷配置來說，大多10kV 配電線路除配電設備外，基本不設防雷裝置，防雷措施簡陋、單一。因而，針對雷害防雷較高的配電線路，則需要重新研究針對特殊條件下的防雷保護措施。

3 差異化防雷在配電線路中的應用方法

針對配電線路的特點，在配電線路中使用差異化防雷保護措施應用應按以下方法。

（1）對某一區(qū)域的各條配電網線路進行雷擊風險評估。

配電線路網絡密集，單條線路長度遠小于輸電線路，各基桿塔沒有設計雷電定位系統(tǒng)，因而，對配電線路的差異化防雷應定位于單條線路，首先應對一個區(qū)域內的各條配電路線進行雷害風險評估。

評估工作應按照合理的流程來執(zhí)行：明確評估對象，明確評估范圍，選擇評估標準，選取評價方法，提供評估結論并提供恰當的對策及相應的措施。整體流程如圖2所示。

圖2 風險評估的流程

雷電災害風險評估的內容包括大氣雷電環(huán)境評價、雷擊損壞風險評估、雷電災害易損性分析和雷電災害環(huán)境影響評估。雷擊損壞風險評估指針對評估對象可能遭受的各種損害和損失，依據相應的規(guī)則進行相關風險的計算。

針對配電線路的雷害風險評估方法，本文提出風險矩陣法（Risk Matrix Method）。

在風險矩陣中，風險是指項目運用的技術手段和工程措施不能滿足項目需要的概率。風險矩陣方法主要考察項目需求性與技術可能性這兩個方面的內容，并以此為基礎來分析、辨識項目是否存在風險。它綜合考慮了風險概率與風險影響這兩個方面的因素，可以對風險因素對項目產生的影響進行最為直觀的評價。

基于風險矩陣法的配電線路雷電災害風險評估可依照以下流程來進行：首先需要分析線路雷害的影響因子組成，如圖3所示；其次，需要對各線路的雷擊概率進行等級劃分，依據雷擊發(fā)生概率的不同，將各線路劃分成不同的等級，然后需要對雷害造成的主要損失進行分類劃分，對雷害影響的嚴重性進行等級劃分，依據嚴重性指標數值的不同，將雷害造成的損失進行等級劃分,得到不同損失對應的嚴重性等級劃分結果；進而得到線路的雷擊損害等級劃分結果；最后再依據風險矩陣的方法將以上的計算結果進行綜合處理,得出線路的雷害風險評估結果。

雷擊線路的影響因子一般由以下四個分量組成：單位施加（每年）和單位長度（每千米）的雷擊次數、一次雷擊導致的影響經濟損失、停電時間和電氣設備損壞，將以上四個影響因子分別用A、B、C、D 來表示，如圖3所示。

圖3 雷擊配電線路的影響因子

根據不同風險等級的評價結果，有針對性地采取差異化防雷措施。

（2）對雷擊風險較高的線路進行針對性的防雷改造。

鑒于配電線路較為簡單的防雷措施，針對雷害風險評估較高的配電線路可以借鑒使用輸電線路的防雷保護措施，比如：在特殊地形條件下加裝獨立避雷針；加裝橫擔側向避雷針；加裝耦合地線；加裝線路避雷器和并聯保護間隙等措施。

但每種措施的應用應結合具體的條件進行。比如山區(qū)35kV 配電線路，在無法進一步降低接地電阻的情況下，可以嘗試架設耦合地線的方法。針對特定區(qū)域直擊雷較為嚴重的區(qū)域，可考慮假設獨立避雷針的方法以降低直擊雷的危害，但獨立避雷針架設的位置、離配電線路的距離等因素需要單獨進行核算。

（3）對備選改造方案再次進行防雷安全風險評估，得到其風險控制指標降低情況；并對備選改造方案的所需改造經費進行估算，評價其經濟性。

（4）依據線路防雷改造目標與經費預算，選擇最佳改造方案，明確線路改造投入與預期收效。

4 結論

通過分析差異化的防雷措施以及輸電線路和配電線路在結構特點、防雷設置等的區(qū)別，提出了針對配電線路的差異化防雷方法，為配電線路的防雷設計和改造提供了方法基礎。

[1] 陳家宏,呂軍,錢之銀,等.輸電線路差異化防雷技術與策略[J].高電壓技術,2009,35(12): 2891-2902.

[2] 陳晉毅.輸電線路防雷差異化設計與應用[J].科協(xié)論壇: 下半月,2011(12): 37-38.

[3] 朱時陽,鄧雨榮,謝耀恒,等.差異化防雷技術在廣西電網的應用[J].南方電網技術,2012,6(z1)：80-83.

[4] 阮羚,谷山強,趙淳,等.鄂西三峽地區(qū)220kV 線路差異化防雷技術與策略[J].高電壓技術,2012,38(1): 157-166.

[5] 孫廣慧,王俊豐,彭海濤.中壓配電網架空線路差異化防雷策略研究[J].廣東電力,2012,25(6): 35-38,43.