浅论输电线路防雷措施

赵耀新

【摘要】笔者结合多年的工作经验，对输电线路防雷措施问题进行了探讨，概述了输电线路雷电干扰的基本情况，并对输电线路防雷线路绕击率与线路建弧率进行分析，提出了输电线路防雷措施，供同行参考。

【关键词】高压输电线路 防雷措施

高压输电线路纵横均暴露在空旷的野外，各种地形条件及气候千交都会使输电线路极易遭雷电冲击而发生各类故障和事故。因此如何保证高压输电线路的安全可靠的运行，是高压输电线路防雷研究的一个重点。

1雷害原因分析

输电线路雷击闪电是由雷云放电造成的过电压通过线路杆塔建立放电通道，导致线路绝缘击穿，这种过电压也称为大气过电压，可分为直击雷过电压和感应雷过电压。雷击主要是通过建立一个放电泄流通道，从而使大地感应电荷中和雷云中的异种电荷，因此雷击和接地装置的完好性有直接的关系。

输电线路感应雷过电压最大可达到400KV左右，它对35KV及以下线路绝缘威胁很大，但对于ll0KV及以上线路绝缘威胁很小，l10kV及以上输电线路雷击故障多由直击雷引起，并且同接地装置的完好性有直接的关系。直击雷又分为反击和绕击，都严重危害线路安全运行。在采取各种防雷措施之前，应该对雷击性质进行有效分析，准确分析每次线路故障的闪络类型，采用针对性强的防雷措施，才能达到很好的防雷效果。

反击雷过电压是雷击杆顶和避雷线出现的雷过电压，主要与绝缘强度和杆塔接地电阻有关，一般发生在绝缘弱相，无固定闪络相别，所以对于反击雷过电压应采取降低杆塔接地电阻，加强绝缘，提高耐雷水平。绕击雷过电压是雷电绕过避雷线直接击中导线而出现的雷过电压，主要与雷电流幅值，线路防雷保护方式，杆塔高度，特殊地形有关，主要发生在两边相。目前对绕击雷过电压采取的主要措施是减少避雷线保护角，安装避雷器等。

实际运行经验表明：山区线路由于地形因素的影响和有效高度的增加，绕击率较高；平原，丘陵地区的线路则以反击为主。山区线路选择良好的防雷走廊，减小避雷线保护角，加强绝缘是最有效的防雷措施。对于平原，丘陵地区的线路降低接地电阻是最有效的防雷措施。影响雷害的因素有很多，通过对输电线路雷击故障分析，准确判断雷害故障的性质，必须掌握线路的运行状况，结合现场地理隋况进行综合分析。

2输电线路防雷计算分析

雷电绕击导线引起绝缘闪络对应的雷电流幅值较小，如500kV线路绕击耐雷水平为22kA～24kA。理论分析和国内外实践经验表明超高压线路尤其是山区线路存在明显的绕击现象。雷电绕击故障一般有下列特征：（1）雷电绕击一般只引起单相故障；（2）导线上非线夹部位有烧融痕迹（有斑点或结瘤现象或导线雷击断股）的，一般是雷电绕击引起；（3）水平排列的中相或上三角排列的上相导线一般不可能雷电绕击跳闸；（4）水平或上三角排列的边相或鼓形排列的中相有可能雷电绕击；（5）雷电绕击电流与导线保护角和塔高度有关，当雷电流幅值较大时，绕击的可能性较小。

2.1输电线路绕击率计算

绕击就是一种不按常规的发生方式。正常情况下雷电对有架空地线的输电线路发生放电作用主要是指雷电对架空地线放电，然而雷电却绕过架空地线对输电导线进行放电，这就是通常说的绕击。根据输电线路长期运行、现场实测和模拟试验等获得数据进行分析，雷电绕过避雷线直击导线的概率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度等条件有关，具体表现为：

式（1）及式（2）中：α—避雷线对边导线的保护角。

山区线路的绕击率约为平地线路的3倍，或相当于保护角增大8°的情况。

2.2输电线路建弧率计算

输电线路发生雷电冲击时绝缘子串发生冲击闪络的过程，雷冲击电压过去后，弧道仍有一定程度的游离，在工频电压的作用下，将有短路电流流过闪络通道，形成工频电弧。

建弧率的大小，主要与工频电压作用下弧道平均运行电压的大小有关，根据实验及运行经验，建弧率与平均运行电压梯度的关系也可用式3表示：

式中：E———绝缘子串的平均运行电压梯度，kV/m。

输电线路上的雷电过电压按其形成分两种情况：一种是雷云直接击于线路（包括导线、杆塔，或许还有避雷线），在其上产生危害绝缘的电压，称为直击雷过电压；另一种是雷击输电线路附近地面，在输电线路的三相导线上，因感应而出现的高电压，称为感应雷过电压，在雷电高频干扰下，现有的各种暂态保护判据都有可能出现误判。对于暂态保护来说，除了直击雷会造成严重影响外，感应雷击同样会在线路上产生高频的暂态量，而且由于其发生的频率高，所产生的危害甚至比直接雷电冲击更严重。

3防雷措施

对于线路防雷工作，采取各种有效措施，为线路设置一道道有力的屏障，防止雷电波的侵入，提高线路的耐雷水平，避免或减少线路绝缘发生闪络，从根本上降低雷击跳闸率。结合电网公司线路运行实际状况，提出以下防雷措施。

3.1开展雷电参数的分析工作

结合输电智能巡检系统科技项目的实施，对公司的110kV及以上输电线路杆塔均实现GPS卫星定位，并将数据输入雷电定位系统中去。今后凡是地区内出现雷电日时，都可及时查询输电线路附近雷电活动情况，进行雷电活动参数的分析，以确定线路可能遭受雷击的几率，划分出输电线路遭受雷害的等级，并采取相应的防雷措施。

3.2降低杆塔接地电阻

降低杆塔接地电阻是最直接、最有效的防雷措施之一。接地电阻阻值的高低是影响杆（塔）顶电位高低的关键性因素。若杆塔接地电阻过大，则雷击时易使杆（塔）顶电位升高，对线路产生反击；若接地电阻满足要求，则雷击时绝大部分雷电流将沿杆塔入地，不会破坏线路绝缘，保证了线路的安全运行。因此，降低杆塔接地电阻或上壤电阻率是提高线路耐雷水平，防止反击的最基本最有效的措施。

3.3提高线路耐雷水平，加强线路绝缘

绝缘子性能的优劣将直接影响到线路的绝缘水平。线路运行单位应加强对绝缘子的全过程管理，加大对绝缘子的检测力度，严把质量检验关，防止劣质绝缘子挂网运行。对于已经挂网运行的绝缘子，应严格按照《架空送电线路运行规程》的规定，定期对零、低值绝缘子进行检测，对不合格的应及时更换，并对绝缘子的劣化率进行统计和分析，确保线路绝缘始终满足运行要求。

3.4装设避雷线

避雷线又名架空地线，主要对导线起屏蔽作用，用来分流雷电流，避免雷电直击导线。避雷线敷设于导线上方，一般沿全线架设，保护范围成带状，最适合保护导线，因此常常在线路上作为防雷的主保护。一般来说，110kV线路应沿全线架设单避雷线，雷电活动频繁地区应架设双避雷线，35kV线路一般不沿全线架设避雷线，但应在变电所进出线1～2km架设避雷线。通过将架设避雷线和降低杆塔接地电阻，将这两种方法有机地结合起来，能最大程度地泄导直击杆（塔）顶的雷电流，避免线路发生闪络。

3.5加装防绕击避雷针

对于一些雷电频繁活动区段，可在杆顶加装避雷针。避雷针不能避雷，只能引雷。雷云放电时，避雷针的针尖将成为感应电荷的焦点，雷电流沿着放电通道对避雷针进行主放电，并迅速泄导入大地，保护线路不发生闪络。在防止绕击雷方面，通常在绕击雷活动频繁区段加装负角保护针，该保护针为上翘30°长约2.4m的屏蔽针，安装在线路两边相，可有效防止雷电绕击，它与架设在导线上方的避雷线（避雷针）相互配合，截断直击雷和绕击雷效果显著，起到了很好的屏蔽效果。

3.6安装线路避雷器

对于一些雷电活动特别频繁且接地电阻经改造仍达不到要求的杆线，应广泛使用线路避雷器。线路避雷器实质上是一个非线性电阻，电压越高，电阻越小。它与绝缘子并联在杆塔上，当雷击杆塔或避雷线时，其串联间隙放电，因其雷电动作伏秒特性比绝缘子低，故能保证绝缘子不再闪络，避免了线路跳闸停电。线路避雷器在防止雷电直击杆（塔）顶、避雷线和绕击导线后对绝缘子的冲击闪络方面有很好的效果，但因其价格昂贵，故运行单位应结合本地区历年来的线路雷击跳闸情况、线路所经的地形及运行经验等进行综合考虑，合理选择安装位置，以充分利用有限资金达到最佳效益。

3.7装设自动重合闸装置

在高压输电网实际运行过程中，雷击电流大，超过线路防御范围，高压输电线路遭受雷击跳闸就不可避免，应对其进行控制。由于线路绝缘具有自恢复性能，大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除。因此，安装自动重合闸装置，可提高线路的供电可靠性。

4结语

总之，对于雷电反击故障，降低接地电阻、加强线路绝缘、装设避雷线、安装线路避雷器比较有效，对于雷电绕击故障，减小避雷线保护角、安装线路避雷器、加装耦合地线比较有效。对于双回路或多回线路，差绝缘配置有一定效果。

参考文献

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