架空输电线路的防雷与接地分析张士杰

架空输电线路的防雷与接地分析张士杰

张士杰

（国网蒙阴县供电公司山东蒙阴276200）

摘要：在电力系统中，架空输电线路是其重要组成部分，是电力系统的大动脉，其主要作用是传输电能，要确保架空输电线路的安全可靠运行是电力系统实现稳定有序运行的关键。由于架空线路所处的环境特殊，极易受到环境与外界的影响及损坏。其最容易受到的损害来自于雷击，架空输电线路沿途遭受雷击的几率还是比较大的。本文在作者多年的工作经验中进行了相关的研究基础，对于架空输电线路相关的防雷以及接地等问题进行了深入探讨，提出了相关防雷措施以及建议。

关键字：架空输电线路防雷措施接地技术

一、架空输电线路运行过程中雷击现象

1.雷电产生的原因

雷电的发生是大气中存在的放电现象，常常出现在积雨云中，积雨云的不停运动是由温度和气流的变化导致的，运动过程中会摩擦生电，这样就形成了带有电荷的云层，一部分云层带着正电荷，另一部分带负电荷。通常下层云带负电（上层云带正电），由于存在静电感应，使得地面积会聚正电荷，从而使地面与带电荷云层之间形成非常强大的电场。和云层间的放电一样，当某地积聚的电荷密度非常大，大到造成空气的游离，就为线状闪电落雷的发展形成了条件。

2.架空输电线路的雷击危害

通常情况下，依据雷电的过电压原理雷电其形成的物理相关过程，主要包括感应雷，也就是雷电出现击于地面以及线路等，相互间出现的电磁感应就会出现感应雷过电压；另外是直击雷，就是通常所说的，雷电直击避雷线以及架空输电线路，引发的过电压两者来源以及性质都不同性质都不同，就会形成直击雷过电压。两者对线路造成的结果不同，危害程度也不尽相同。

2.1关于直击雷对线路的影响

相关研究表明，架空输电线路出现跳闸，其中的直击雷过电压是最为主要的因素。出现这种雷电直接击中导线以及输电线路杆塔的现象，都会出现比较高的雷击过电压。通常会比对绝缘子串进行反复的冲击时的实际放电的电压要高许多，从而导致架空输电线路出现故障，从而危害架空输电线路的实际可靠的供电性。

直击雷对架空输电线路的影响，主要包括以下三点，一是直击雷绕击架空输电线路导线，二是直击雷直击架空输电线路的避雷线，三是直击雷直击架空输电线路的杆塔。电力系统中的架空输电线路在正常的运行情况是三相线路带有额定电压的，而架空避雷线线和架空杆塔是处于接地中的，电位为零。架空输电线路的三相架空电线通过杆塔上的绝缘子串悬挂在杆塔的横档之上。当雷电直击架空输电线路杆塔顶端或架空避雷线时，雷电流就会通过杆塔接地电阻向大地进行泄放，但是由于杆塔的接地引下线有电感和电阻，杆塔的接地装置也存在电感和电阻，雷电流在杆塔的接地电阻和电感上将会产生非常高的过电压。如果雷电直接击中避雷针以及周围的架空输电线路，那么引发线路绕击的可能性就会非常大。

2.2感应雷对架空输电线的影响

当雷云向架空输电线路靠拢时，一定的束缚电荷会在架空输电线路上感应出现，并与雷云层所带的实际电荷相同，最后流入大地；绝缘中性点相对应的架空输电线路遭受感应雷时，这一电荷就会经过相关的泄漏装置后流入大地。或者雷击架空输电线路附近的大地时，由于雷电放电的通道周围空间的电磁场出现非常急剧的变化，在架空输电线路上产生出过电压感应。过电压感应出的电荷主要包括静电分量和电磁分量两部分。

如果，雷电云层已经对地实施放电或者雷击架空输电线路后没有出现反击，那么雷云层的电荷就会瞬间因放电而消失在大地中，因此架空输电线路上相应的束缚电荷就会成为自由的电荷并向四周线路的传播，形成感应过电压，此类由于电场发生变化而造成实际的相应雷电过电压即为感应过电压中的静电分量。同时还有变化较大的相应雷电流会感应生成较强的电磁场，通过电磁感应有关的原理，架空输电导线上就会感应出非常强大的过电压，同前者一并构成感应雷过电压。

二、架空输电线路的防雷措施开展

1．架空输电线路的防雷现状

应该说架空输电线路相关的防雷措施在不断的发展与进步，但是还有非常多的问题还是客观存在的，有待进一步的解决，其中接地技术的问题就特别突出。具体表现为接地电阻系数和相应的规格不符合或超标现象常常会发生。

以自然方面的原因，自然环境存在不同，其相对应的接地电阻在实际中的差别也会比较大，例如岩石较多的环境，土壤电阻率通常会超过标准。接地电阻大必然会对架空输电线路实际防雷击工作造成非常大的困难。在设计方面的原因，设计因素的偏差也是其中的主要原因，一些输电线路建设中相关设计人员、技术员人员仅凭自身经验就进行判断，而并没有进行实地的勘察与实地验证，导致相关结果和实际不符的情况时有发生。在施工方面的原因中，架空输电线路施工工程常存在分散、懒散现象，施工人员不符合操作规范和施工现象，经常出现包括接地剂具体的用量不规范，以及接地装置实际安装不合理等情况，致使相关接地装置具体参数不符合要求。

2.探讨如何改善输电线路的防雷措施

2.1在自然环境方面进行完善

防雷工作对于架空输电线路来说最为重要的科学选择线路所走路径，具体的路径要结合设计前期对地区的地理特征和具体的气候条件，实时的进行分析和勘察；对输电线路具体布局时要进行合理的设计规划，尽量避免较为恶劣的、复杂的地理环境，将架空输电线路施工地点设在少雷击的地区，如果不能有效的避开，就应该考虑强化架空输电线路的实际防雷水平与措施。

2.2使用具体的防雷装置

比如，架空输电线路避雷线的架设，避雷线的架设对于架空输电线路减少因雷击现象跳闸率具有实际的重要作用，使用架设避雷线的方法与措施，可有效防范因直击雷所引出的雷击跳闸现象。也可通过其实际的分流作用，最大限度地降低雷电流经杆塔时的实际电位，并且将绕击及作用考虑进来。

2.3有效降低架空输电线路杆塔的接地电阻

对于架空输电线路来说，实际耐雷水平和接地电阻成反比关系。如何实现杆塔接地电阻的有效降低是重点要研究问题。将接地装置的重要作用充分利用好最为重要，可以采用放射性接地以及引外接地，还有人工接地和自然接地，还包括延长接地等装置，根本原则就是尽可能的降低架空输电线路的实际接地电阻。

2.4利用自动重合闸相关装置进行防雷

一般雷击情况而言，雷电流冲击线路绝缘通常会在相应的时间内恢复，基于这种情况来说，可应用自动重合闸相关技术实行线路恢复进行供电。统计表明110kV及以上的架空输电线路应用自动重合闸技术，实际重合闸成功率保持在90%以上，此比例非常可观。

三、架空输电线路接地探析

一是在设计初始阶段设计人员、技术人员必须对架空输电线路具体途径区域进行实地勘察和分析，相关线路要充分考虑，尽量避开雷击频繁的地区。确定线路方案后，要对线路所处区域实际接地电阻率进行测量，进而确定接地装置具体设计参数。

二是架空输电线路的杆塔接地电阻必须降低。接地方式有所不同，土壤电阻率较低的可应用自然接地的方法，若杆塔接地电阻大的区域，应具体应用相关的接地方式方法，降低实际接地电阻。

三是使用降阻剂，其具有超高导电性可利用该性能降低实际接地电阻，特别是土壤电阻率比较高的地区，可以应用降阻剂深入土壤降低接地电阻。

四、结语

架空电线路的雷击现象严重影响了电网设备和电网系统的安全、经济运行，有效的防雷技术与接地设计是使架空输电线路良好运转的必要条件，同时做好架空输电线路的防雷措施是架空输电线路在雷雨季安全正常运行的有利保障。

参考文献

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[2]张世亮。架空输电线路接地装置设计中的几个要点[J]。企业技术开发，2010，（05）.

[3]刘大平。浅析架空输电线路杆塔接地装置[J]。安徽电力，2010（01）.