架空电力线路的防雷保护研究

摘 要：雷电属于一种自然大气放电现象，一旦这种放电袭击到电力设备，将会严重损毁电力设备，甚至引发火灾。为更好保护架空输电线路，使其免受雷电损坏，文章分析了雷电的形成、特征及危害，并基于架空输电线路特点，提出了相应防雷措施，以供同行参考。

关键词：雷电；特征；危害；架空线路；防雷措施

前言

雷电主要产生于积雨云中，积雨云某些云团带正电荷，某些云团带负电荷，这些正负电荷会对大地产生静电感应，这样地表物体便会产生异性电荷。当这些电荷积聚到一定程度时，云团与云团间电场强度以及云团与大地间电场强度便可把空气击穿，开始放电，产生闪电与巨响，同时形成很大的雷电流，这就是我们通常所说的雷电。在自然界产生雷电后，通常也会伴随有一些强对流天气，如阵雨、大风、冰雹等，这些现象都会对架空电流线路产生严重破坏。

1 雷电的特征及雷害事故的形成

1.1 雷电的特征

雷电活动最活跃的季节一般为夏季，最少季节通常为冬季。并且随着地域的不同，雷电活动的多少也会不同，一般来说，地球赤道附近雷电最活跃，随纬度的逐步升高雷电也会逐步减少，极地几乎无雷电。在自然界发生雷电后，当雷电放电通道到达距地面较近的空中时，雷电电场便易受地面高尖顶建筑物影响发生畸变。如地面上的树立的高铁塔，这些铁塔尖顶电场强度通常较大，这些铁塔必然会先吸引雷电先驱，这也就是这些高耸物体为什么易遭受雷击的原因，同样，电力架空输电线路也是易受雷电袭击的对象。

1.2 架空线雷害事故的形成

架空线路发生雷害事故，一般需经历四个阶段：（1）雷电过电压作用于输电线路；（2）输电线路出现闪络现象；（3）输电线路由冲击闪络突变为工频电压；（4）引发线路发生跳闸，中断正常供电。通过仔细分析雷害事故形成过程，我们可有针对性的采取相应措施来进行防雷保护，可建立“四道防线”进行防雷：防直击、放闪络、防建弧、防停电。防直击顾名思义就是使输电线路不受雷直击，可采用沿输电线路加装避雷器的方式防雷；防闪络主要指当雷接触到输电线路后，线路绝缘不发生闪络，可强化线路绝缘，使杆塔的接地电阻减小；防建弧，也就是当输电线路出现闪络后，不让其建立工频电弧，可通过在系统中引入消弧线圈接地或把避雷器加装于输电线路等方式防止；防停电，就是当输电线路形成工频电弧后，不让电能供应中断，可通过在输电系统中装设自动重合闸等方式实现。

2 避雷措施

2.1 架设避雷线

输电线路进行防雷保护，最基本最有效的措施之一就是架设避雷线。架设的避雷线不但能有效防止雷直击导线，而且还具有下列作用：

（1）分流，使流经杆塔的雷电流变小，减小塔顶电位。

（2）可对导线产生耦合作用，降低线路绝缘子两端电压。

（3）可起到屏蔽导线的作用，使导线上的感应过电压变小。

一般，随着线路输电电压的升高，越易采用避雷线防雷。按照相关标准，当输电线路电压等级大于等于220kV时，应全线都架设避雷线，对于110kV输电线路也应全线架设避雷线，35kV输电线路无需全线架设避雷线，通常对于变电所进线段，应按要求架设1km之2km避雷线，另外，还应按照相关要求把塔杆接地工作做好。

为使避雷线能更好的屏蔽导线，降低雷电绕击率，应尽量减小避雷线对边导线的保护角，可把该角度控制在20°与30°之间。

此外，为防止部分不法分子破坏避雷线，同时降低避雷线接地电阻，应在每基杆塔处对避雷线进行接地处理。

2.2 降低杆塔接地电阻

在架设避雷线时，通过把杆塔接地电阻降低，可相对减小雷击杆塔时产生的电位升高量。通常对于有避雷线的架空线路，在雷季时每基杆塔的工频接地电阻应小于表1所列数值。

2.3 采用中性点非有效接地方式

可采用中性点经消弧线圈的方式进行接地，这样可自动消除大多数雷击引发的单相接地故障，更好地防止系统发生相间短路现象与跳闸现象。而对于两相或三相产生落雷时，先对地闪络的一相可充当一条避雷线，這样可进一步分流并可加强对未闪络相的耦合，降低未闪络相绝缘电压，可使线路具有更好的耐雷性。

2.4 加强线路绝缘

当输电线路跨河、垮路时，需应用大跨越高杆塔，这种杆塔更易落雷。高塔落雷塔顶会产生高电位，会形成较大的感应过电压，同时会增大线路受绕击概率。为使线路绝缘性更好，让线路尽量少跳闸。我们已陆续用高绝缘性能的合成绝缘子来充当35kV输电线路的绝缘子。同时，为进一步降低35kV及6kV配电线路雷击跳闸率，人们选用了具有高冲击闪络电压的瓷横担，来架设配电线路。

2.5 装设自动重合闸装置

线路绝缘通常具有一定自恢复性，很多雷击事故引发的闪络事故，线路跳闸后可自行消除。在输电系统中装设自动重合闸装置，可很好地降低线路雷击事故率。据有关部门统计，国内110kV线路及以上高压线路有75%至95%的线路可成功重合闸，电压等级为35kV与小于35kV的输电线路有50%至80%的线路可成功重合闸。因此，可通过对架空输电线路装设自动重合闸装置，来降低输电线路雷击事故率。

2.6 安装线路避雷器

有时虽然在全线架设了避雷线，也很难完全防止架空线发生过电压。当输电线路装设线路避雷器后，若雷击电压比避雷器的保护水平大时，便会引发避雷器动作，可创造一低阻抗通路给雷电流，让雷电流自动泄放到大地中，这样可有效限制电压升高，使线路设备更安全。

当前，我们在电压等级为35kV与6kV的配电线路中，大多装设了避雷器，对部分35kV联络线路出口处还装设了放电间隙，有效防止了雷击事故的发生。

3 结束语

总之，架空输电线路的防雷保护属于一项系统工程，在工程设计阶段就应仔细分析，充分考虑本地实际情况，引入切实可行的防雷方案，选用高可靠性的防雷设备，同时在架设输电线路时，也应重视装设一些防雷保护措施，只有这样全方位防雷，才能更好保护架空输电线路，使其免受雷电损坏，才能提高电力系统供电的连续性、可靠性。

参考文献

[1]李海璇，吴汉斌，柴小亮.架空电力线路防雷保护技术应用分析[J].电子世界，2012（22）.

[2]马雪梅.浅析架空电力线路防雷与接地[J].中国新技术新产品，2015（17）.

[3]孙金伯.3～35kV架空线路的防雷保护[J]中国设备工程，2005（06）.

[4]阮勇.架空输电线路复合绝缘子并联间隙的防雷保护研究[J].中国电力教育，2013（36）.

作者简介：刘佳琦（1991-），男，辽宁省康平县，单位：大庆油田有限责任公司第二采油厂，岗位：配电线路工，学历：本科。