探析电力系统输电线路防雷保护技术

简引蛟

（德江供电局 贵州省德江县 565200）

探析电力系统输电线路防雷保护技术

简引蛟

（德江供电局 贵州省德江县 565200）

主要研究电力系统输电线路防雷保护技术，介绍了输电线路的常规防雷方法和防雷新技术，并对输电线路综合防雷工作的有效开展策略进行了研究，输电线路的防雷工作对降低线路故障发生率，维持供电稳定有着重要意义，不能够掉以轻心。

电力系统；输电线路；防雷

输电线路是电力系统的主体，有着广大的分布范围，处在各种复杂的地理环境和气候环境条件下，容易发生故障，威胁电力系统的正常运行，给电力供应稳定带来了很大的挑战。在各类输电线路故障中，雷击造成的线路跳闸事故占到总事故数的40～70％，因此输电线路的防雷工作是提高供电网络运行安全性可靠性的重要措施，对电力系统安全运行有着重要意义。

1 输电线路防雷技术

1.1 传统避雷针防雷技术

传统输电线路避雷针利用了雷电多击高大建筑的特性，在输电线路上架设比电网高度高的尖端金属物，吸引雷电击打避雷针，保护输电线路。对于输电线路的防雷保护工作来说，避雷针防雷技术方法简单，施工方便，将输电线塔直接设置成避雷针，并设置接地线，就能够有效保护输电线路。

避雷针防雷虽然比较普遍，但是至今研究人员也不能获得准确的避雷针防雷有效范围数据，对于架空高压线路，即便高压电线塔发挥着避雷针的作用，且全线都设置了避雷线，但是雷击线路的情况仍然多发。与此同时，如果避雷针接地系统电阻过大，或者接地体和保护物之间安全距离不足，可能会出现避雷针对保护物的高压反击现象，造成输电网络雷击破坏，而且雷电带有大量电荷，击中避雷针之后电流泄入点和输电设备之间会形成较大感应电压，造成各种跳闸和烧损事故。

1.2 放电避雷针防雷技术

雷击有上行和下行两种，上行雷的放电时间比较长，电流峰值比下行雷要小，载荷下降梯度小，雷击过程中也不会发生反击，可控放电避雷针防雷技术就应用了上行雷泄流的过程，使得在发生雷电时，能够将雷电引为上行雷放电，中和雷云电荷，保护输电线路。

可控放电避雷针有避雷针、地线、主支架、接地装置等几部分结构，主针是主针、动态环和储能装置形成的复杂结构，通过改变安装位置周围地面电场强度诱发上行雷，可控针在启动前后针尖电场变化剧烈，触发之后针尖电场强度将剧烈上升到数百倍，创造上行雷的环境条件，当雷云电场强度上升到可能击打避雷针或者击穿空气时，储能装置将开启，释放能量，主针针尖电场强度上升，在附近空气中释放强大的放电脉冲，自下而上形成先导，中和雷电云层中的电荷。

2 输电线路防雷新技术

2.1 雷电接闪器

雷电接闪器不同于传统的避雷设施，雷电击中接闪器之后，产生的雷电波峰和冲击力会在纳米磁阻流器中发生能量转换，削弱雷电波峰强度30％左右，雷电对输电线路的冲击力则削弱了超过70％，明显提高了输电线路的抗雷击水平，且由于削减了雷电波峰，有效降低了雷击瞬间地面和输电设备之间的感应电压值，减少了雷击造成的跳闸和设备烧损，适用于雷暴多发的山区输电线路。

2.2 差异化防雷技术

差异化范雷技术充分应用了全网主设备安全预警管理决策系统提供的数据和信息机制，对往年雷击数据、输电线路特征参数、防雷分析计算方法和防雷维护措施进行综合分析，了解这些差异化特征对防雷效果和防雷工作经济性的影响，在此基础上制定针对性强的防雷策略，针对目标线路雷击故障形式、频率制定防雷策略，能够将防雷工作精确到某一杆位，进行整个输电网络杆位级的细化评价，为防雷工作提供科学的决策依据，获得最优的防雷效果，同时减少了防雷工作的经济投入。

2.3 复合柱式防断线绝缘子

新型的复合柱式防断线绝缘子绝缘子对雷电过电压的绝缘性能，避免了因为雷击造成的闪络和击穿问题，保护绝缘导线不被工频电弧烧断。新型绝缘子的应用明显提高了输电系统运行的安全性，同时能够降低施工作业人员的劳动强度，作业面空间占用更小，而且这类绝缘子有自恢复设计，能够实现输电网络防雷设备的免维护运行。

3 输电线路的综合防雷工作

贵州电网公司是中国南方电网有限责任公司的全资子公司，负责贵州电网的统一规划、建设、管理和调度。2010～2014年的5年电网建设累计投资超过600亿元，投产35kV及以上输变电工程769项，新增35kV及以上变电容量3737万kVA、线路13217km，满足了全省工业发展、重大项目建设运行和城乡居民用电需要，通过新防雷技术设备使用与综合防雷工作的开展，有效降低了雷击造成的供电线路故障，为城乡提供了安全、稳定的电力服务，现已该公司的综合防雷工作为例，介绍输电线路的综合防雷措施。

3.1 杆塔接地电阻控制

降低杆塔接地电阻能够提高线路反击耐雷水平。杆塔所处区域水平放射接地体满足条件时可应用水平放射的形式，在降低工频接地电阻的同时降低冲击接地电阻，水平放射长度1.5倍数之后的范围都可以外接水平接地，降低接地电阻。除了水平接地，深埋接地电极也是一种常见的降阻措施，适用于地下水位丰富且水位较高的地方，地下有金属矿体可以直接利用，将电极插在矿体上，也可以利用岩体之间的裂缝，电极插入裂缝，并在裂缝内灌入降阻剂。当杆塔附近有露天水源，水体电阻率较低时，可将电极布置在水下。

可见接地电阻的控制主要思路是充分利用天然低阻结构，水体、矿体，或者添加低电阻材料来降低电阻率。

3.2 雷击多发架段布置耦合地线、绝缘子

耦合地线是在导线下方增设的接地线，能够降低线路反击雷发生频率，适用于雷击跳闸频率较高的架段。耦合地线有两种架设方式：①在线路导线下方直接设置；②将地线建设在线路两侧，侧面耦合地线分别布置在导线两侧，将导线保护在中间，提高了地线的屏蔽效果，同时能够避免线路绕击。

提高线路的绝缘性能能够降低雷击发生几率，在雷击多发区，可将瓷绝缘子换成玻璃绝缘子，进一步提高线路绝缘水平，消除闪络，同时玻璃绝缘子失效的检出率明显高于复合绝缘子和瓷绝缘子，所以维修检测工作也更加方便。

3.3 易击点布置侧向避雷针

侧向避雷针主要针对绕击问题，可在绕击多发的杆塔上布置，避雷线保护角可调最好，然而实际上避雷线的保护角调整比较困难，可以采用侧向避雷针来解决绕击问题，针形物比线性物有着更强的引雷能力，能够有效吸收低空间绕击弱雷，而且不会造成线路反击，在适当的间隔上设置水平短针，能够实现整个线路的侧向绕雷保护。安装侧向避雷针时要注意不同方位避雷针定位迎面先导的方位所有不同，垂直方向的接闪能力更强，所以侧向避雷针不应该安装在已经布置了避雷线的线路上，避免将杆塔顶部的高空定位雷云吸引到杆塔上来（如图1）。

避雷线保护角调整比较困难，因此可以在杆塔的横担位置安装侧向短针，用以补充避雷线在杆塔侧面避雷线屏蔽失效区的不足，安装之前要对侧向避雷针对防雷性能和杆塔机械性能的影响进行详细论证，确保侧向避雷针的安装不会对输电线路正常运行带来不利影响，且选择的侧针要经过严格的振动试验，确保其具有足够的防扭转能力，安装完毕还要检查避雷线的机械特性，并在测针和相导线之间保留足够大的安全距离，避免造成反击，侧向避雷针的和相导线之间安全距离可参考表1。

图1 侧向避雷针示意图

表1 不同电压等级下侧向避雷针和相导线之间安全距离

4 结语

输电线路的防雷工作需要对输电线路经过区域内雷电活动强弱规律、地形特点以及土壤电阻率等问题进行综合考虑，选择合适的防雷技术方案，在确保防雷性能满足要求的同时，提高防雷工作的经济性。

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TM862

A

1004-7344（2016）02-0037-02

2015-12-28

简引蛟（1969-），男，土家族，贵州德江人，工程师，本科，主要从事过火力发电、小型基建、35kV变电站设计与施工、电力线路的勘测设计与施工即本地区电网建设与改造等电力工程技术工作。