浅谈输电线路的防雷措施

浅谈输电线路的防雷措施

黄福彩

（国网福建省龙岩供电公司福建龙岩364000）

摘要：对输电线路进行相关的综合防雷设计，减少电力系统的雷电事故，使得输电线路既使在恶劣的环境条件下也能保持安全稳定的运行具有非常重要的现实意义，能够很好的促进我国电力事业的发展和保障国家经济建设需要。

关键词：输电线路；雷电；防雷措施；

一、输电线路受雷电的危害

在雷电对输电线路的持续作用下，输电线路所产生的危害从性质上分也有所不同，雷电灾害的不同使得所产生的输电线路故障也不同。一般状况下，基本形式有如下三种：

1.受雷击影响，输电线路系统中的电杆导线、电塔与位于雷暴范围里的相关设备造成直接损坏，在一定程度上严重损坏了输电线路的运行系统，带有毁灭性，不利于人们的正常作业与生产生活。然而此形式发生的实际概率较小，但在实际的生产生活中，应防患于未然，避免防雷击对输电线路所造成的影响。

2.在地面中雷点释放能量时，雷电会在雷层和地面间进行传输，这种传输作用会使得线路设备存在超负荷情况，串联线路中的相关设备会因受到雷击作用而出现故障。

3.当雷电击中输电线路附近的避雷针时候，就会产生一系列反击，从而出现短路现象，这种情况就是雷击的反应破坏。

二、常见雷击事故的类型

1.直击雷，直击雷是带电云层与建筑物、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象，放电时伴随电效应、热效应，电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，具有很强的破坏作用。有效的直击雷防护措施为采用避雷针、避雷带、避雷线或金属物件作为接闪器将雷电流接收引下至大地地。

2.绕击雷，绕击雷的雷击形式主要为雷电绕过避雷线击于输电线路，这种形式的雷击事故主要与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。针对绕击雷的防雷设计应考虑两方面：①对设计耐雷水平远高于本地区雷电活动强度的接地体，可在高空拦截雷电先导，不使其进入接地体绕击区；②降低雷电先导对接地体闪击的定位高度，同时在接地体侧面安装接闪装置。

3.反击雷。反击雷的雷击形式为输电线路的杆、塔顶部或避雷线遭受雷击时，电流流过塔体和接地体引起杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。当杆塔电位与感应过电压的电位差超过输电线路绝缘闪络电压极限值时则会引起导线与杆塔之间就会发生闪络。这种雷击的防护措施主要有降低杆塔接地电阻、提高耦合系数以及加强高压送电线路绝缘等。

三、输电线路的防雷措施

大量运行经验表明,线路遭受雷击往往集中于线路的某些地段。我们称之为选择性雷击区,或称为易击区。线路若能避开易击区,或对易击区线段加强保护,则是防止雷害的根本措施。实践表明,下列地段易遭受雷击:a.雷暴走廊,如山区风口以及顺风的河谷和峡谷等处;b.四周是山丘的潮湿盆地,如杆塔周围有鱼塘、水库、湖泊、沼泽地、森林或灌木、附近又有蜿蜒起伏的山丘等处;c.土壤电阻率有突变的地带,如地质断层地带,岩石与土壤、山坡与稻田的交界区,岩石山脚下有小河的山谷等地,雷易击与低土壤电阻率处;d.地下有导电性矿的地面和地下水位较高处;e.当土壤电阻率差别不大时,例如有良好的土层和植被的山丘,雷易击于突出的山顶、山的向阳坡等。

1.装设架空地线，架设避雷线时输电线路防雷防护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线,同时还具有以下作用:a.分流作用,以减小流经杆塔的雷电流,从而降低杆顶电位;b.通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压;c.对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。对于30-60kV的铁塔或混凝土杆线路,虽然一般装设避雷线的意义不大,但却仍然要逐塔接地。因这时若一相因雷击闪络接地后,实际上就起到了避雷线的作用,在一定程度上可以防止其他两相进一步闪络。

2.降低杆塔接地电阻，避雷线与杆塔电阻相配合,在雷击时能够起到大幅度降压的作用,通常情况下，杆塔接地电阻的降低有几种方法：a、尽可能利用金属基础及各种自然接地体；b、接地体尽可能埋在土壤电阻率较低的土层内，可以外引集中接地，但长度不要超过60m;c、使用降阻剂；d、使用新型接地模即尽可能地将接地体块，接地呈网状、多射线形敷设，并增加其接地体埋深，经验证明降低接地电阻是输电线路杆塔一种最有效的防护措施。

3.增加耦合地线，对于输电线路的防雷设计，如果受条件限制难以进行降低杆塔接地电阻过程，此时可考虑在导线下方架设耦合地线的方式。这种防雷设计尤其适用于山区输电线路的防雷保护，能够有效降低雷击跳闸率。其增强输电线路防雷性能的机理为增大避雷线和输电线之间的耦合系数，此外还能够使得通过杆塔的雷电电流向两侧分流，进而有效降低输电线路的雷击跳闸率。

4.系统中性点采用经消弧线圈接地，多年来的运行经验表明,在电力系统中的故障和事故,但大多都是单相接地。但是,当中性点不接地的电力系统中发生单相接地故障时,仍然保持三项电压的平衡,并继续对用户供电,使运行人员有足够时间来寻找故障点并作即使的处理。35kV及以下电力系统中采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。这样可以补偿流过故障点的短路电流,使电弧能自行熄灭,系统自行恢复到正常工作状态,降低故障相上的恢复电压上升的速度,减小电弧重燃的可能性,使雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除,不致引起相间短路和跳闸。

5.装设自动从重合闸装置，由于线路绝缘具有自恢复性能,大多数雷击造成的额闪络事故在线路跳闸后能够自行消除。因此,安装自动重合闸装置对于降低线路的雷击事故率具有较好的效果。各级电压等级的线路均应尽量安装自动重合闸装置。加装线路自动重合闸作为线路防雷的一种有效措施,在线路正常运行中和保证供电可靠性上都发挥了积极的作用,但应对瞬时故障加强巡视,分析和判断,并及时予以查清处理,防止给线路安全运行留下隐患。

6.加强绝缘，根据污秽等级的不同，输电线路应适当增加绝缘子片数，并对污秽等级较高的地区线路，定期进行绝缘子的清理。绝缘子串的首末两端使用大直径绝缘子，线路运行经验表明,因雷击损坏的绝缘子串中,多数是靠近两端的一至三片绝缘子,第一片烧损最为严重、最多,而靠近横担侧的比例更多。由高电压理论可知,绝缘子串就尤如处在两侧“棒-棒”的极不均匀电场中,如在绝缘子串的首末两端使用大直径绝缘子,可使绝缘子串所处电场较为均匀,不易击穿,提高防雷水平,此方法与在合成绝缘子两端装设均压环效果类似。同时,在绝缘子串的首末两端使用大直径绝缘子,当雷电压较强,绝缘子确实无法避免击穿时,使得两端绝缘子损坏而中间串不致损坏,特别是对外径较小且一体性的合成绝缘子串来说,效果将会更好;而在玻璃绝缘子串中,端部使用大外径自爆式玻璃绝缘子,在受强电弧烧、灼损伤时自爆,非常容易发现,能使得工作人员及时找到故障,消除缺陷。转变防雷思想,采用并联间隙“,疏导”防雷，传统的防雷保护措施,其核心思想是尽可能地提高线路耐雷水平,减少雷击跳闸率,我们称之为“堵塞型”防雷保护方式。一些防雷研究专家提出间隙防雷这种“疏导型”防雷保护方式,其核心思想是允许线路有一定的雷击跳闸率,采用间隙装置并联于绝缘子上。并联间隙结构简单、安装方便、价格低廉,可保护绝缘子免遭电弧烧伤,提高线路重合成功率。因此,加强绝缘会使雷击事故会大大降低是传统防雷措施的一种有力保证。

输电线路是电力系统的大动脉，它将巨大的电能输送到四面八方，是连接各个变电站、各重要用户的纽带。输电线路的防雷是减少电力系统雷害事故及其所引起电量损失的关键。做好输电线路的防雷工作，可以提高输电线路本身的供电可靠性，因此，输电线路的防雷在电网的安全运行中起着举足轻重的地位。

参考文献：

[1]吴磊，线路防雷技术在输电线路设计中的应用.2015.

[2]韩志生，输电线路防雷接地措施的重要性及其维护.2016.