交、直流线路防雷的主要区别

与交流线路相比，直流线路在线路结构布置和雷击事故发展过程等方面均有其独特之处，因而交、直流线路的防雷特点也不尽相同。以下主要从保护动作方式、防雷指标以及防雷计算方法等方面对其主要区别作简要介绍。

1）雷击闪络后的保护动作方式

对于交流输电线路，雷击线路引起绝缘闪络并建弧后，继电保护启动，断路器立即跳闸，切断故障电流。如装设有自动重合闸装置，将在规定时间内进行重合闸操作，以便恢复线路供电。

直流线路的保护动作方式与交流不同。雷击直流线路引起绝缘闪络后，控制调节系统动作，通过调整整流侧的触发角，快速自动地完成降压、去能、灭弧、再起动等过程，最后恢复供电。类似于交流系统的自动重合闸措施，为提高再起动的成功率，还可采用“降压再起动”或“多次自动再起动”。

2）防雷指标

首先，交、直流线路的防雷技术指标的定义不同。交流输电线路一般以“雷击跳闸率”作为衡量防雷性能优劣的主要技术指标，但直流线路并不存在断路器跳闸的问题，也就没有“雷击跳闸率”的概念。而且与交流线路导线电压呈周期性过零变化不同，直流导线上的电压恒定，一般可以认为直流线路绝缘闪络后即可稳定建弧。因此，直流线路一般以“雷击闪络率”作为其防雷技术指标。

其次，交、直流线路防雷指标的确定依据也不完全相同。交流线路防雷指标的确定主要受限于断路器操作资源准则（即在断路器的一个检修期间内允许的动作次数）和线路运行维护工作量；而直流线路的控制调节系统无操作次数限制，其防雷指标确定则主要受限于线路运行维护工作量。其中，“线路运行维护工作量”是指线路雷击闪络后，按照中国直流运行部门规定，运行人员需巡线寻找故障点，并更换烧坏的绝缘子所需的经济与时间成本。

最后，根据国家电网公司下发的±500kV直流线路2004—2007年的雷击统计数据（见表17-1）可知，±500kV直流线路的雷击闪络率达到0.28次/（100km·a），远高于500kV交流线路雷击跳闸率的运行统计值0.14次/（100km·a）。参考上述数据，特高压直流线路的绕击情况可能较为严重，雷击闪络率可能较难降至特高压交流线路的控制水平，但考虑到直流线路的控制调节系统无操作次数限制，因而特高压直流线路的雷击闪络率控制指标可适当放宽。

表17-1　国家电网公司±500kV直流线路雷害统计（2004—2007年）

3）雷击故障危害

雷击故障的危害不同主要是指直流线路两极运行的独立性。直流线路发生雷击故障后，即使故障极重新起动不成功，直流线路的非故障极仍可正常运行，还可以保持输送一半及以上的容量；而交流单回线路一旦发生雷击故障，如重合闸不成功，则会造成三相导线均跳闸停电。

雷击闪络的危害不同还包括雷击闪络后，交、直流线路的短路电流不同，从而对绝缘子和金具的损坏程度不同。一般而言，交流线路的短路电流要大于直流线路。计算表明，交流线路单相接地短路电流约几kA至30kA，而直流线路的单极短路电流往往不超过20kA。(www.xing528.com)

4）防雷计算方法

与特高压交流线路相同，特高压直流线路的防雷计算也分为绕击和反击。其中，特高压直流线路的绕击计算推荐使用IEC、IEEE等国际组织推荐的电气几何模型方法（EGM）；反击计算推荐使用世界各国较多采用的EMTP软件。

但值得注意的是，由于直流线路极线工作电压恒定，部分防雷计算参数应予以特别考虑，如工作电压、绝缘子串50%闪络电压和建弧率等。

特高压直流线路的极线工作电压恒定且幅值很高，已达线路绝缘50%闪络电压的15%～20%左右，应予以考虑。特别是在计算双极同时闪络的概率时，若不考虑极线工作电压，将使计算结果明显偏高。在具体防雷计算时，交流系统导线电压一般取其峰值、有效值或采用统计法进行分析，而直流线路取其实际值即可。

关于直流电压对绝缘子串的50%闪络电压的影响，国外试验结果表明：无论在干燥或者淋雨的条件下，异极性直流电压使得绝缘子串50%闪络电压降低的数值略小于该直流电压。当极线工作电压Un在300～600kV的范围时，可用式（17-1）计算实际的绝缘50%闪络电压。特高压直流线路防雷计算可参考式（17-1）。

式中，U50%为无Un影响下的50%闪络电压，kV；U′50%为考虑Un影响下的50%闪络电压，kV。

另外，对于特高压直流线路，极线工作电压很高，一般可认为雷击闪络均可导致建弧，故建弧率η可取1。

5）其他耐雷特性

对于双极直流线路，由于正、负两极上的工作电压极性相反，并且自然界中大多数雷电是负极性的，使得直流线路的正极性导线更易遭受雷击，直流线路的绕、反击特性与交流线路差别较大。

对于线路绕击，由于雷击90%以上为负极性雷，因而双极中正极导线更易遭绕击。而对于交流线路，两侧对称导线的工作电压均作周期性变化，故在一般情况下的绕击概率相同。

对于线路反击，同样由于雷击多为负极性，双极直流正极性线的绝缘更易发生闪络；而交流线路两侧对称导线反击闪络概率相同。另外，由于极线电压产生的不平衡度较大（如特高压直流可达近1600kV），双极线路同时发生反击闪络的概率较低，供电可靠性一般要好于采用不平衡绝缘方式的交流同塔双回线路。