高压输电线路综合防雷措施探讨

摘要：随着社会经济的不断发展，用电需求量越来越大，对供电系统安全性和稳定性的要求越来越高。高压输电线路在整个供电系统中占有重要的地位，其运行的稳定性和安全性将会直接影响供电系统的正常运行。文章结合高压输电线路运行的实际情况，分析了提高高压输电线路防雷水平的措施，希望对以后的高压输电线路防雷工作能有所帮助。

关键词：高压输电线路；防雷措施；供电系统；用电需求；雷电打击 文献标识码：A

中图分类号：TM862 文章编号：1009-2374（2016）32-0125-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.062

在社会经济快速发展的背景下，人们对电能的依赖性越来越大，社会生活的方方面面都和电能有着或多或少的关系，人们的日常生活再也离不开电能。在这种情况下，如何确保供电的安全性和稳定性成为人们关注的重点问题。高压输电线路是供电系统的重要组成部分，确保高压输电线路运行的安全性和稳定性对于保证供电系统的正常运行来说具有重要的作用。在高压输电线路运行的过程中，雷电打击是影响其正常运行的主要因素之一，因此必须要采取合理的措施提高高压输电线路的防雷水平。本文将从介绍输电线路雷击放电原理入手，分析高压输电线路在防雷方面存在的安全隐患及其原因，提出提高高压输电线路防雷水平的对策。

1 输电线路雷击放电原理

我们都知道雷电打击事故的发生是由于雷云带电导致的，但目前在学术界还无法对雷云带电的原因进行解释。因为不同的人对雷云带电原因的解释是不同的，目前还没有统一的解释。但雷云放电产生的电流是非常大的，根据统计数据发现，一般情况下，雷云放电产生的电流可以达到几十千安，如果放电情况比较严重，产生的电流甚至可以达到几百千安。如果强大的电流延伸到地面上，将会带来较为严重的后果。

下面将具体介绍雷电过电压的形成过程。先来介绍雷电压和雷电流的形成过程。虽然雷电现象形成的过程是比较复杂的，但可以将其简单地理解为电磁波的传播过程。雷电在击中导线以后，雷电流会沿着两路前进，在其前进的过程中还会伴随有电压行波，这二者构成了电磁波，电磁波在传播的过程中是以光速前进的。电压行波和电流行波在传播的过程中会涉及到波阻抗。所谓的波阻抗其实就是电压行波和电流行波的比值。通常来说，波阻抗的数值为300欧。如果雷电击中杆塔的顶部，而塔脚接地电阻的阻值又是比较小的，则会产生反射现象。一般来说，雷电过电压有两种形式：一种是雷电感应过电压；另一种是直击雷过电压。

首先，介绍雷电感应过电压。在雷雨天气中，雷电直接击中高压输电线路的概率是比较小的，通常来说雷电会击中高压输电线路周围的空地或者是击中避雷针、杆塔等。在雷电打击的过程中，在电磁感应的作用下，高压输电线会产生过电压，而这种现象就被称之为感应过电压。根据相关的统计数据发现，感应过电压一般在500～600千伏之间，很少会超过600千伏。因此，对于一般的高压输电线路来说，在产生感应过电压时是不会出现闪络的。如果高压输电线上有地线，在发生雷电打击时地线会起到一定的屏蔽作用，进而可以降低感应过电压的数值。如果雷电击中的是避雷针或者是杆塔的塔顶，则会形成雷电反击过电压，其具体的数值和杆塔的高度、类型等有很大的关系；其次，介绍直击雷过电压。如果雷电直接击中了导线，则会产生直击雷过电压。

2 高压输电线路雷击事故发生的原因

在输电线路正常运行的过程中，在各种因素的影响下会出现雷击跳闸事故。目前来说，我国高压输电线路出现雷击跳闸事故的概率是比较高的。雷击跳闸事故的出现会直接影响到高压输电线路的运行。在人们对电能依赖性越来越高的今天，如果出现雷击跳闸事故，将会直接影响到人们的正常生活。下面将具体分析导致高压输电线路雷击事故发生的原因。

2.1 高压输电线路使用的杆塔没有做好接地工作

正如上文所述，导致雷击事故发生的原因是雷电击中了输电线或者是输电线周围的空地，导致过电压现象的发生。大量的研究显示，雷电过电压事故发生的概率和杆塔接地装置有一定的关系。如果杆塔接地电阻的阻值过高，则会影响到高压输电线路的防雷水平。

2.2 高压输电线路的绝缘配置不足

在高压输电线路使用的过程中，绝缘配置不足是导致其安全性较低的一个重要因素。在高压输电线路运行的过程中，绝缘装置的主要用途是避免出现电流回流的现象。如果在高压输电线路运行的过程中，绝缘装置无法起到应有的作用，则会导致跳闸现象的发生，进而导致安全事故的发生。此外，如果高压输电线路的绝缘配置因老化而出现脱落的现象，会增加雷电打击事故发生的概率。而且相比于其他的安全事故来说，绝缘配置脱落的危险性更大，会造成较为严重的后果。

2.3 高压输电线路使用的避雷针存在问题

在高压输电线路设计的过程中就应考虑到防雷问题，但如果在设计时忽略了杆塔的保护角，同样会增大闪络出现的次数，因为设计的杆塔保护角无法满足防雷的需要，进而影响了防雷的效果。因此，在高压输电线路设计时必须要重视避雷针的设计。但避雷针自身存在一定的局限性，在发生雷电打击事故时，无法有效保护高压输电线路。

3 提高高压输电线路防雷水平的措施

3.1 影响高压输电线路防雷水平的因素

影响高压输电线路防雷水平的因素是比较多的，主要有杆塔的接地电阻、线路档距、杆塔的高度等，下文将对此进行具体的介绍。

3.1.1 杆塔的接地电阻。杆塔雷电冲击电位的高低和杆塔接地阻抗有一定的关系，高压输电线路耐雷水平随着杆塔接地电阻的增加而降低。在发生雷电打击事故时，避雷线和输电导线的波阻抗要比杆塔接地电阻的阻值大。因此大部分的雷电流都会流入到大地中，只有一小部分会流向附近的杆塔。输电线耐雷水平和杆塔接地电阻之间的关系如图1所示：

3.1.2 线路档距。在发生雷电打击事故时，线路档距将会影响雷电波传播的时间。因为雷电波会沿着输电线路进行传播，在传播时线路档距决定传播的时间。在其他条件不变情况下，随着线路档距的增加，线路的耐雷水平也会增加。但当档距增加到一定程度以后，线路耐雷水平就不会再变化了。

3.1.3 杆塔的高度。通常来说，随着杆塔高度的增加，线路的耐雷水平是降低的。这主要和两方面有关。一方面，在杆塔高度增加的同时，其引雷面积也是增加的，被雷电击中的概率大大增加；另一方面，在杆塔高度增加时，出现反击的概率增加，跳闸现象发生的概率也会增加。

除了上述介绍的原因以外，导线电压、杆塔波阻抗等也会影响高压输电线路的防雷水平。由于篇幅有限，这里就不再进行具体的介绍了。

3.2 高压输电线路常用的防雷措施

3.2.1 要加强对输电线路路径选择的重视。根据相关的研究显示，高压输电线路发生雷击事故是有一定规律的，并不是所有的路段都会发生雷击事故，雷击事故大都集中发生在某些路段上。这些容易发生雷击事故的路段被我们称之为易击区。如果在高压输电线路路径选择的过程中能避开易击区，将会大大降低雷击事故发生的概率。如果由于客观因素的影响无法避开易击区，在输电线路防雷设计时要对其进行重点保护，例如潮湿的盆地地区、雷暴走廊、土壤电阻率突变的地区等均属于易击区。

3.2.2 要合理架设避雷线。在架空输电线路中，架设避雷线是防雷的一种重要手段。架设避雷线不仅可以避免雷电直接击中导线，同时还可以降低感应过电压。按照国家的规定，不同类型的输电线路应采用不同的避雷线架设方法。如果输电线路电压等于或高于220千伏，则应全线架设避雷线。如果输电线路电压为110千伏，一般情况下也应全线架设避雷线。

3.2.3 要尽量降低杆塔接地电阻。在输电线路使用的过程中，杆塔对其运行的安全性具有较大的影响。对于普通的杆塔来说，在其他因素不变的情况下，降低杆塔接地电阻可以有效提高输电线路的防雷水平。在杆塔塔脚电阻和避雷线的同时保护下，输电线路发生雷击事故时的电压会大大降低。目前来说，常见的降低杆塔接地电阻的方法主要有三种：一种是使用降阻剂；一种是扩大接地网面积；一种是外引接地。

3.2.4 要合理增加耦合地线。虽然降低杆塔接地电阻可以提高输电线路防雷水平，但在一些特殊的情况下，降低杆塔接地电阻的难度是比较大的。在这种情况下，就应通过增加耦合地线的方式来提高输电线路的防雷水平。耦合地线主要有两个作用：一个是可以降低绝缘子串的反击电压；另一个是可以将雷电流分流出去。大量的实践已经证明，采用增加耦合地线的方式是可以降低雷击跳闸事故发生的概率的，而且效果比较显著，特别是在山区。

4 结语

总之，在用电需求量越来越高的今天，研究高压输电线路综合防雷措施是十分必要的。因为高压输电线路出现雷击事故的概率是比较高的，造成的影响是比较大的，因此我们应加强在相关方面的研究力度，提高高压输电线路的防雷水平。

参考文献

[1] 詹铭，刘捷，曹宁，谭卫成，王洪新.高压架空输电线路防雷措施与应用[J].广东电力，2012，（4）.

[2] 罗玉鹤.220kV高压输电线路防雷接地技术分析[J].科技与创新，2014，（16）.

作者简介：张永晴（1971-），男，广东河源人，广东电网河源和平供电局中级工程师，研究方向：输变电运行、检修、试验及管理。

（责任编辑：秦逊玉）