架空电力线路的防雷保护研究王华铭

架空电力线路的防雷保护研究王华铭

王华铭

（浙江大有实业有限公司电力建设分公司浙江省杭州市310000）

摘要：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。

关键词：架空电力线路；防雷；保护

电站是构成电力系统的重要组成部分，变电站之间的联系主要依靠输电线路。在我国广袤的大地上纵横交错着高压输电线路，以达到远距离输电、维持不同区域电网之间联络和保障大电网稳定运行的作用，因此维护电力系统中高压输电线路的长期稳定运行则显得尤为重要。目前，高压线路的防雷研究主要分为两个方向：一是关于雷电原理的研究，即通过模拟雷击的放电来研究避雷器的工作原理和进行相应的改进工作；二是关于防雷措施的研究，即在已有的技术条件下进行优化配置以达到防雷的目的。

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瓷瓶击穿放电的原理

为保障输电线路的稳定运行和对地的安全距离，电压等级越高的输电线路对运行条件的要求就越苛刻。为保障高压输电线路对地绝缘，通常在输电线路与杆塔之间采用绝缘子串进行连接和支撑。当绝缘子或瓷瓶破损时会影响输电线路运行的可靠性，严重时会导致导线断裂，不仅影响电网稳定运行，还威胁到周围的人身和财产安全。在雷击放电过程中，绝缘子或瓷瓶相对于其它元件更易遭到破坏。当雷电击中高压输电线路时，线路会瞬时产生巨大的电压波动，从而影响附近的电厂。在绝缘子边缘的电场发生变化且电场强度足够高时，绝缘子绝缘遭到破坏就会形成对应的导电通路，流过的大量电流使得瓷瓶急速升温，导致其燃烧或爆炸。在这一过程中，绝缘子的破损并不会引起线路的直接跳闸，但是如果瓷瓶炸裂时碰到线路就会导致线路跳闸，从而对线路的安全稳定运行造成影响，因此在避雷措施的研究中需要重视绝缘子被击穿或破损引起的跳闸。

3避雷措施

3.1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。

3.2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，这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。

3.3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。

3.4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。

3.5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。

4结论

雷击作为一种自然现象，常发生在在丘陵、潮湿的盆地及湖泊附近。受到地形和架设成本的制约，架空输电线路不可避免会经过雷暴区。当架空输电线路遭受雷击时会造成线路和设备的损坏，甚至影响电网的安全稳定运行，因此输电线路的防雷措施显得尤为重要。本文从雷击的危害入手，提出可通过架设架空接地导线、涂刷降阻剂、增加杆塔接地极大小的方式来增加散流量和降低电压，从而实现对架空输电线路的保护。

参考文献：

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[4]陈勇.山区10kV架空配电线路防雷措施的研究与改进[D].华北电力大学，2016.