高压输电线路综合防雷措施的研究与应用李绍林

高压输电线路综合防雷措施的研究与应用李绍林

李绍林

（云南送变电工程有限公司云南省昆明市650216）

摘要：随着我国社会经济的不断进步，我国电网逐步在国内各地进行普及。在电网运行的过程中，雷击跳闸事故是导致其难以正常运行的主要原因，严重损害了地区和国家的经济。现阶段，大多数高压输电线路都是架空搭建的，而这就大大加大了雷击事故发生的可能性，所以，防雷措施的应用刻不容缓。因此，本文对高压输电线路综合防雷措施的研究与应用进行分析。

关键词：高压输电线路；综合防雷；措施；研究与应用

高压输电线路在电力传输中起到重要作用，不仅为人们生活和生产工作提供保障，同时维护了电力系统的稳定运行。随着输电线路等级的不断提升，对杆塔的高度和线路尺寸要求也越高，在一定程度上增加了雷击现象的影响程度。在我国电力系统中，因为雷击造成线路跳闸现象的比例在36%以上，在有些国家中还达到了50%。因此，对高压输电线路综合防雷措施的研究显得至关重要。

1雷击放电过程研究

1.1放电原理

带电荷的雷云是造成雷电现象的主要原因。当水滴穿过云层时，出现撞击分裂现象，其中分裂出来的水沫携带负电荷，由于水沫的质量较轻，会上升至云层形成带负电的雷云，而带正电的雨滴会迅速下降，形成降雨。当雷云积聚过多时，会感应到大地上雨水的正电荷，从而产生强大的电场，最终形成雷击。此时，如果雷云继续扩大，会导致大气的电场强度增加，在雷云之中形成火花放电。在放电过程中，有时会产生几百千安的瞬时电流，再加上大气中光和热的作用，最终形成闪电和雷鸣。

1.2雷电压和雷电流的形成

雷电现象的产生主要是由于空气中游离的导电分子进入到雷云中的高电势点，如果这种强大的雷电击中高压导线，雷电中携带的电流将会在沿着导线两端运行，改变导线中的电压和电流配比。一般情况下，导线中的电压行波u与电流行波i的比值为波阻抗，数值一般在300Ω。若高压线路经过雷击之后塔角的接地电阻会减小，从而在地面产生雷电反射现象，此时塔顶电位为零。但是通过雷击作用，输电线路中的电流值增加了一倍，由于输电线路中的电阻不可能为零，因此线路中会出现压降，形成雷电压和雷电流。

2高压输电线路雷击事故原因

2.1杆塔接地效果不佳，使得接地电阻阻值过大，降低了高压输电线路防雷能力，从而增加雷击事故发生几率。

2.2绝缘配置欠缺，在高压输电线路运行过程中，绝缘配置主要起到避免发生电流回流问题的作用，若在具体运行中绝缘配置欠缺则极易导致跳闸事故。并且由于很多绝缘设备使用时间较长，出现了老化情况，增加了跳闸事故的发生几率。

2.3避雷线使用不规范，避雷线是高压输电线路重要避雷措施，当发生雷击时，避雷线能够将雷电和线路隔绝，进而避免雷击事故发生。但是在具体设计过程中，很多人员忽略了杆塔保护角度问题，使得避雷线使用存在较大局限性，增加了闪络问题发生几率。

3高压输电线路综合防雷措施的应用

3.1选取合理的输电线路路径

雷电活动是有其必须存在的原因，由此产生了雷击区，因此高压输电线路在选择路径时要避开雷击区，这样就可以减少很多雷击危害。常见的雷击区有以下几个方面：地下含有容易导电的矿物质的区域和地下水位比较高容易导电的区域；山坡与平原交界区域等地质面貌发生变化的区域；地区土质的电阻率会发生骤变，形成电阻率变低的区域，例如断层带；山区的多风地带和山口的峡谷地带等雷暴走廊区域；植被长势良好的向阳区和山丘顶部；被树林、湖泊、河流、水塘、水库等包围的盆地区域。

3.2科学合理架设避雷线

在架空送电线路防雷过程中，避雷线起到了关键作用，其功能主要表现为：能够隔离闪电，避免雷电直击导线，当雷电击中杆塔时，其可对雷电进行分流，从而减少流入杆塔的电流，降低塔顶电位。因此在高压线路防雷工作开展中，工作人员应结合高压线路运行环境，科学合理的设置避雷线。例如在我国某地区229kV高压输电线路防雷工作开展中，工作人员采取如下措施架设避雷线：在全线范围内架设避雷线，缩减避雷线对边角线的保护角，具体设置为20～30°。在操作过程中充分考虑了耦合会随着保护角减少而增加的问题，在具体设计中应尽量权衡耦合损耗和绕击率，采取经济性较高的保护角。同时合理控制杆塔两根地线间的距离，必须小于导线与地线间垂直距离的5倍。此外，为了达到良好的保护效果，在每基铁塔处避雷线必须进行接地处理。

3.3加大线路绝缘

由于线路的某些地段需要选用大档距的杆塔，所以杆塔落雷的可能性就增大了。高塔遭雷击时塔顶的电位和感应过电压都很高，而且受到的绕击可能性也较大。为了降低线路的跳闸率，就可以增加绝缘子串的片数，增加大档距跨越避雷线与导线间的距离，加强线路的绝缘。在冲击电压的作用下木材就变成比较好的绝缘体，所以，就可以采用木制横担，可以提高耐雷水平还有降低建弧率。但这样做也有引雷劈坏横担的危险，而且限于条件，在我国一般不采用木绝缘体。

3.4降低塔杆接地电阻值

降低塔杆接地电阻值对于增加线路的防雷水平也是一种行之有效的方法，一般搭配避雷线一起使用。当输电线路被雷击之后，能够大幅度降低雷电压。目前常用的减低阻值的方法有：利用降阻剂，在接地极的周围辐射降阻剂；爆破接地技术，通过爆破技术将接地装置炸裂，然后用压力机将低电阻材料压入缝隙中，将整个电阻的电导率降下来；扩大接地面积；外引接地，选择地导电率的土壤外界一个接地。

3.5高杆塔加强绝缘

有些输电线路的路段特殊，需要使很高的杆塔，这也代表着杆塔的着雷机会有所增加。对于很高的杆塔可以选择增加绝缘子串的片数或者是增加塔头之间的距离等方式来提升防雷能力。由于高杆塔会导致输电线绕击率的增加，所以规定全长大于40米且装有避雷线的杆塔，塔高每增加10米，绝缘子串的片数就加一，全长超过100米的杆塔，应该根据运行经验再经过准确的计算确定片数。

3.6科学布设电棒、可控避雷针以及负角保护针

借助电棒的科学布设，可以达到控制耦合系数、优化电压分布的目的，对于保证线路安全有着重要影响。在当前的高压线路工程中，可控避雷针属于常见装置，防雷效果得到了普遍认可，在运用实践中表现出了防雷作用显著、实用价值高等优势，同时，其之所以能够得到广泛应用也与其自身的优势有着不可分割的联系。实践表明，此种避雷针的科学布设，能够起到减轻杆塔雷击事故发生率的作用。负角保护针与可控避雷针一样，都属于避雷设施的一种。在现实中，此种避雷针通常被布设于线路边缘部位，能够起到控制临界间距的作用，不仅防雷效果较好，还表现出了一定的经济优势和简便性优势。除了以上几种设施之外，高压线路中也可以尝试借助耦合地线对接地电阻实时控制，通过架空地线强化耦合效果，进而达到避免直击雷的目的。

结束语：

高压输电线路是电力系统的重要组成部分，是电力传输的重要载体。受到地形环境等因素的影响，高压输电线路始终遭受着雷击的威胁，因此，必须强化高压输电线路的综合防雷措施，通过采取不同的综合防雷措施，降低或消除雷击给高压输电线路带来的安全隐患，从而确保高压输电线路能够安全可靠的运行，为国民经济中电网经济的持续健康发展奠定基础。

参考文献：

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[2]丁旺.特高压输电线路防雷技术的探讨[J].引文版：工程技术，2015，（45）

[3]张永晴.高压输电线路综合防雷措施探讨[J].中国高新技术企业，2016（32）