问题——春季雷暴增多,电网迎来年度防雷“压力测试”;雷电灾害被联合国列为十大自然灾害之一。研究和运行经验显示——全球范围内——相当一部分输电线路跳闸与雷击有关。我国地域广、地形复杂,雷暴分布不均,再加上输电线路里程长、杆塔数量多,防雷一直是保障电网安全稳定运行的重要环节。监测估算显示,我国电网每年遭受雷击超过35万次。如何减少雷击引发的停电和设备损伤,关系到用电安全,也影响能源转型进程。 原因——电力设施面临的主要威胁来自“地闪”。雷电按放电路径一般分为云内或云间放电的“云闪”,以及云对地放电的“地闪”。对地面设施影响最大的通常是地闪,其对输电线路既可能直接命中,也可能间接诱发故障。直接命中时,雷电可能击中杆塔、避雷线或导线,产生强烈过电压并触发绝缘闪络,造成线路跳闸,甚至引发导线、金具损伤。其中,“反击”是雷击杆塔或避雷线后塔体电位骤升,反向击穿线路绝缘;“绕击”多与地形起伏、风偏、保护角设置等因素有关,雷电绕过避雷线直接击中导线。除直击外,雷电还可能击中线路附近地面或建筑并产生电磁感应,在导线上形成感应过电压,同样可能引发故障。雷击机理复杂、随机性强,是防雷工作的难点。 影响——雷击故障带来的连锁效应不止于一次跳闸。对电网而言,瞬态故障可能引发重合闸动作、潮流波动和局部电压扰动;在极端天气或大负荷条件下,风险还可能叠加放大。对用户侧而言,雷击导致的停电会影响工业连续生产、交通和通信保障,也对重要用户供电可靠性提出更高要求。随着特高压远距离输电、新能源大规模并网以及配电网设备规模扩大,电网对极端天气的敏感度上升,防雷工作的精细化和前瞻性更显迫切。 对策——从“识雷、判雷、避雷、泄雷”入手,搭建多层次治理体系。业内普遍遵循“先看得见、再管得住”的思路:一上,通过雷电监测网络提升观测与定位能力。以电力行业科研机构建设的雷电监测系统为例,依托多站点接收雷电电磁信号,可对雷电活动进行全天候监测,实现对已发生雷击的定位与类型识别,为故障复盘、隐患排查和规划改造提供依据;同时结合大气电场变化、气象雷达等信息,可雷暴形成和发展阶段发出预警,提供中长期趋势提示和短临风险提醒,为调度运行、检修安排和现场作业避险争取时间。另一上,针对“哪里最危险”的问题,采用差异化防雷评估方法,将历史雷电活动强度、地形地貌、线路结构参数、杆塔接地与绝缘配置等纳入综合模型,对杆塔进行风险分级,避免“一刀切”改造带来的投入分散,实现资源精准投放。 工程措施上,电网防雷通常采取多道防线协同:其一,通过架设避雷线、配置避雷针等方式降低导线直击概率,使雷电优先作用于接闪装置并将电流引入大地;其二,通过降低杆塔接地电阻、优化接地装置和土壤改良等措施抑制反击风险;其三,通过加强线路绝缘、优化绝缘子串配置提高耐受水平;其四,通过安装避雷器等过电压保护设备,在电压突升时快速泄放能量,减少设备受损和跳闸概率。近年来,随着直流输电与特高压工程推进,面向更高电压等级的过电压防护能力持续提升,对应的装备与技术应用范围不断扩大,为大电网安全运行提供支撑。 前景——在极端天气更频繁的背景下,防雷正在从“事后抢修”加快转向“事前预防、主动提升韧性”。一上,雷电监测与气象信息融合将更紧密,预警将更直接服务于调度决策、设备状态评估和检修窗口安排;另一方面,差异化评估将更延伸到台区、配电线路和重要用户侧,推动城市配电网、山区通道以及沿海台风与雷暴叠加区域的精细治理。随着新型电力系统建设推进,提升关键通道抗灾能力、加强重要负荷保障、完善跨区支援与应急联动机制,可能成为防雷工作的重点方向。
从被动抢修到主动防御,中国电网防雷体系的演进说明了基础设施韧性建设的路径。随着新能源大规模并网和极端天气增多,防雷技术将向智能预测、自适应防护等方向发展。人与自然的较量提醒我们:只有持续创新,才能在多变的自然力量面前守住电力安全与稳定供给。