枫河线防雷问题及其技术改造

1974年建成的220 kV枫河线在设计上先天不足，防雷水平低，投产后雷击故障频繁。通过分析雷击故障频繁发生的原因，并对照枫河线防雷技术改造几个阶段的效果，得出了降低地网接地电阻是防雷最有效措施的结论。

　　220 kV枫河线北起枫树坝电厂、南至河源变电站，全长115.9 km，全线基本上沿东江顺流而下，90%线路经过雷电多发的高山、丘陵地区。1974年建成投运时，全线共有杆塔315基，其中耐张塔36基、直线塔19基、钢杆148基、水泥杆112基，全线采用GJ-50钢绞线单避雷线保护。投运后，由于线路雷击故障频繁以及多方面的原因，多年来，对这条线路进行了多项技术改造，其中主要有以下几项：

　　a)1981年至1985年分4期将全线的单避雷线改为双避雷线(均为GJ-50钢绞线)；

　　b)1988年底对卓峰山段进行防雷改造，在其中6基(100号、102号～106号)杆塔加装某公司生产的半导体消雷器，并进行杆塔接地网改造(加降阻剂)；

　　c)1993年至1995年分3期对早期的一根避雷线进行全线更换；

　　d)1995年11月和1996年6月分2期对全线315基杆塔接地网进行改造；

　　e)1997年分2期对6基水泥杆和10基钢杆进行了改造。

1　雷击故障统计

　　枫河线自1974年9月投运至1998年10月共运行了24个雷雨年度，期间共发生了有明显故障点的雷击故障31次，发现44处故障点。为便于统计，将同一时间的故障作为线路一次故障，将同一时间在1基杆塔上产生了故障点认为该基杆塔发生了1次故障。表1和表2分别为按年度和按线段统计的故障次数。

2　防雷问题
　　从表1可以看到，枫河线投产后雷击故障频繁发生，至1981年共发生雷击故障14次，平均雷击故障率高达1.73次／(102 km.a)，大大超出允许值。其主要原因是：架空线路全线仅使用单避雷线作防雷保护，防雷保护角偏大；线路经过雷电活动异常剧烈的卓峰山段。为此进行了多次防雷技术改造。

2.1　避雷线改造

　　为了解决线路防雷保护角偏大问题，1981年至1985年分4期将枫河线的防雷保护由单避雷线改造成双避雷线，使全线的水泥杆、钢杆和直线铁塔的防雷保护角分别由 20.6°，20.6°，23.5° 降至12.5°，15°，14°(耐张塔的保护角未改造)。改造后的运行情况表明，线路的防雷水平有了较大的提高，全线多年平均雷击故障率由改造前的1.65次／(102km.a)下降至0.78次／(102km.a)。但是，双避雷线改造后卓峰山段的雷击并没有减少。

表1　枫河线各年度雷击故障统计表

年度 1975 1976 1977 1978 1979 1980 
雷击故障／次
雷暴日／d 5
— 3
— 1
— 3
— 0
— 0
— 
年度 1981 1982 1983 1984 1985 1986 
雷击故障／次
雷暴日／d 2
75 2
86 3
112 1
72 2
75 0
62 
年度 1987 1988 1989 1990 1991 1992 
雷击故障／次
雷暴日／d 4
68 0
64 0
52 0
53 0
50 1
83 
年度 1993 1994 1995 1996 1997 1998 
雷击故障／次
雷暴日／d 0
— 1
— 3
— 0
— 0
105 0
— 

表2　枫河线杆塔雷击故障次数统计表

杆号 3 5 26 33 80 88 92 
雷击故障／次 1 1 2 1 1 1 1 
杆号 93 94 98 99 100 102 103 
雷击故障／次 1 1 1 1 1 1 3 
杆号 104 106 113 120 122 123 134 
雷击故障／次 1 4 2 1 1 1 1 
杆号 138 140 217 218 224 226 260 
雷击故障／次 1 1 2 1 1 1 1 
杆号 261 293 302             
雷击故障／次 1 1 1             

2.2　卓峰山段防雷综合改造

　　枫河线卓峰山段是从枫河线97号杆起，至110号杆止，线长约5 km，雷击故障情况见表2。在1981年进行双避雷线改造后，这段线路的雷击问题还相当严重，其主要原因是：它的所有杆塔均处于高程320～380 m的山顶或山腰上，线路基本是布置在山上或跨越山谷，地形条件复杂，雷电活动相当频繁并容易产生畸变；杆塔所处位置地质条件较差，降低杆塔接地冲击电阻比较困难而使它的耐雷水平较低。因此，在1988年底对卓峰山段再次进行了防雷改造。这次改造主要是在其中6基杆塔顶部加装半导体消雷器，并将杆塔接地网加降阻剂进行降低接地电阻。从改造前后基本相同运行条件(从1981年至1995年)的运行记录来看，它的雷击故障率由改造前的7.5次／(102 km.a)仅下降至5.7次／(102 km.a)，其中在1992年3月21日104号杆受雷击时，虽然线路重合成功，但这次雷击造成安装在该杆上的半导体消雷器损坏。在1995年全线杆塔接地网开挖检查改造时发现，这些使用了降阻剂的地网接地体腐蚀严重，说明这次改造还是没有达到理想效果。

2.3　杆塔接地网改造

　　由于枫河线的杆塔接地网在建设时使用的材料质量差、截面小和埋设深度不够等原因，接地电阻值长期以来偏大，特别是经历了多年的运行，大部分接地体锈蚀严重，降低了线路的耐雷水平。因此在1995年和1996年分2期对全线所有杆塔接地网进行改造，使所有地网的接地电阻值大幅度降低，从而使线路的耐雷水平从理论上得到大大提高，在改造后的3个雷雨年度里未发生过雷击故障。这次改造是很成功的，也说明了降低地网接地电阻是防雷最有效的措施。

3　结论

　　a)枫河线24 a的运行记录表明，单避雷线是不能满足它的防雷保护要求的，仅靠双避雷线也不能完全满足处于高山大岭上的输电线路的防雷要求。

　　b)降低杆塔接地电阻是架空输电线路防雷最有效的措施，而且它比其它措施更节省资金，便于维护。

　　c)枫河线上使用的半导体消雷器的性能和质量不能达到预期要求，不能完全依靠它来保护线路，但也未给线路带来不良后果。

　　d)对地势较高位置突显以及前后档距较大的杆塔，应特别加强它们的防雷保护。

　　e)选择线路路径时，尽可能避开雷电多发区或对防雷不利的地方；对多雷易击的杆塔的接地网，不能简单地仅满足根据土壤电阻率计算出来的电阻值，而应设法尽量降低其接地电阻。