输电线路综合防雷探讨

输电线路综合防雷探讨

任禹嘉

（国网吕梁供电公司山西吕梁033000）

摘要：在社会经济快速发展的背景下，人们对电能的依赖性越来越大，社会生活的方方面面都和电能有着或多或少的关系，人们的日常生活再也离不开电能。在这种情况下，如何确保供电的安全性和稳定性成为人们关注的重点问题。高压输电线路是供电系统的重要组成部分，确保高压输电线路运行的安全性和稳定性对于保证供电系统的正常运行来说具有重要的作用。在高压输电线路运行的过程中，雷电打击是影响其正常运行的主要因素之一，因此必须要采取合理的措施提高高压输电线路的防雷水平。输电线路的雷击会造成很大的损失，因此必须加强输电电路防雷工作。我国每年都有大量因雷电导致停电事故的报道，有效的防雷可以避免这些事故的发生，对于减少经济损失和提高电网安全可靠运行水平具有极其重要的意义。

关键词：输电线路；避雷

雷害事故在现代电力系统的跳闸停电事故中占有很大的比重。特别是伴随着科学技术的发展，开关和二次保护的产生，电力系统内部过电压的降低及其导致的事故的减少，雷击引起的线路跳闸事故占据日益主要的地位，不仅影响线路、设备的正常运行，而且极大地影响了日常的生产、生活。线路的雷击事故在电力系统总的雷电事故中占有很大的比重。据统计，因雷击线路造成的跳闸事故占电网总事故的60％以上。输电线路防雷保护的目的就是尽可能减少线路雷害事故的次数和损失。

1输电线路雷击放电原理

我们都知道雷电打击事故的发生是由于雷云带电导致的，但目前在学术界还无法对雷云带电的原因进行解释。因为不同的人对雷云带电原因的解释是不同的，目前还没有统一的解释。但雷云放电产生的电流是非常大的，根据统计数据发现，一般情况下，雷云放电产生的电流可以达到几十千安，如果放电情况比较严重，产生的电流甚至可以达到几百千安。如果强大的电流延伸到地面上，将会带来较为严重的后果。

下面将具体介绍雷电过电压的形成过程。先来介绍雷电压和雷电流的形成过程。虽然雷电现象形成的过程是比较复杂的，但可以将其简单地理解为电磁波的传播过程。雷电在击中导线以后，雷电流会沿着两路前进，在其前进的过程中还会伴随有电压行波，这二者构成了电磁波，电磁波在传播的过程中是以光速前进的。电压行波和电流行波在传播的过程中会涉及到波阻抗。所谓的波阻抗其实就是电压行波和电流行波的比值。通常来说，波阻抗的数值为300欧。如果雷电击中杆塔的顶部，而塔脚接地电阻的阻值又是比较小的，则会产生反射现象。一般来说，雷电过电压有两种形式：一种是雷电感应过电压；另一种是直击雷过电压。

首先，介绍雷电感应过电压。在雷雨天气中，雷电直接击中高压输电线路的概率是比较小的，通常来说雷电会击中高压输电线路周围的空地或者是击中避雷针、杆塔等。在雷电打击的过程中，在电磁感应的作用下，高压输电线会产生过电压，而这种现象就被称之为感应过电压。根据相关的统计数据发现，感应过电压一般在500～600千伏之间，很少会超过600千伏。因此，对于一般的高压输电线路来说，在产生感应过电压时是不会出现闪络的。如果高压输电线上有地线，在发生雷电打击时地线会起到一定的屏蔽作用，进而可以降低感应过电压的数值。如果雷电击中的是避雷针或者是杆塔的塔顶，则会形成雷电反击过电压，其具体的数值和杆塔的高度、类型等有很大的关系；其次，介绍直击雷过电压。如果雷电直接击中了导线，则会产生直击雷过电压。

2提高高压输电线路防雷水平的措施

2.1影响高压输电线路防雷水平的因素

影响高压输电线路防雷水平的因素是比较多的，主要有杆塔的接地电阻、线路档距、杆塔的高度等，下文将对此进行具体的介绍。

2.1.1杆塔的接地电阻。杆塔雷电冲击电位的高低和杆塔接地阻抗有一定的关系，高压输电线路耐雷水平随着杆塔接地电阻的增加而降低。在发生雷电打击事故时，避雷线和输电导线的波阻抗要比杆塔接地电阻的阻值大。因此大部分的雷电流都会流入到大地中，只有一小部分会流向附近的杆塔。

2.1.2线路档距。在发生雷电打击事故时，线路档距将会影响雷电波传播的时间。因为雷电波会沿着输电线路进行传播，在传播时线路档距决定传播的时间。在其他条件不变情况下，随着线路档距的增加，线路的耐雷水平也会增加。但当档距增加到一定程度以后，线路耐雷水平就不会再变化了。

2.1.3杆塔的高度。通常来说，随着杆塔高度的增加，线路的耐雷水平是降低的。这主要和两方面有关。一方面，在杆塔高度增加的同时，其引雷面积也是增加的，被雷电击中的概率大大增加；另一方面，在杆塔高度增加时，出现反击的概率增加，跳闸现象发生的概率也会增加。

除了上述介绍的原因以外，导线电压、杆塔波阻抗等也会影响高压输电线路的防雷水平。由于篇幅有限，这里就不再进行具体的介绍了。

2.2高压输电线路常用的防雷措施

2.2.1要加强对输电线路路径选择的重视。根据相关的研究显示，高压输电线路发生雷击事故是有一定规律的，并不是所有的路段都会发生雷击事故，雷击事故大都集中发生在某些路段上。这些容易发生雷击事故的路段被我们称之为易击区。如果在高压输电线路路径选择的过程中能避开易击区，将会大大降低雷击事故发生的概率。如果由于客观因素的影响无法避开易击区，在输电线路防雷设计时要对其进行重点保护，例如潮湿的盆地地区、雷暴走廊、土壤电阻率突变的地区等均属于易击区。

2.2.2要合理架设避雷线。在架空输电线路中，架设避雷线是防雷的一种重要手段。架设避雷线不仅可以避免雷电直接击中导线，同时还可以降低感应过电压。按照国家的规定，不同类型的输电线路应采用不同的避雷线架设方法。如果输电线路电压等于或高于220千伏，则应全线架设避雷线。如果输电线路电压为110千伏，一般情况下也应全线架设避雷线。

2.2.3要尽量降低杆塔接地电阻。在输电线路使用的过程中，杆塔对其运行的安全性具有较大的影响。对于普通的杆塔来说，在其他因素不变的情况下，降低杆塔接地电阻可以有效提高输电线路的防雷水平。在杆塔塔脚电阻和避雷线的同时保护下，输电线路发生雷击事故时的电压会大大降低。目前来说，常见的降低杆塔接地电阻的方法主要有三种：一种是使用降阻剂；一种是扩大接地网面积；一种是外引接地。

2.2.4要合理增加耦合地线。虽然降低杆塔接地电阻可以提高输电线路防雷水平，但在一些特殊的情况下，降低杆塔接地电阻的难度是比较大的。在这种情况下，就应通过增加耦合地线的方式来提高输电线路的防雷水平。耦合地线主要有两个作用：一个是可以降低绝缘子串的反击电压；另一个是可以将雷电流分流出去。大量的实践已经证明，采用增加耦合地线的方式是可以降低雷击跳闸事故发生的概率的，而且效果比较显著，特别是在山区。

3新型防雷措施

3.1可控放电避雷针

由于输电线路的杆塔高出地面二、三十米，并暴露在旷野或高山地带，所以遭受雷击的机会很多，必须采取可靠的防雷保护措施。架空线路装设避雷针，有效地对杆塔进行屏蔽，从而保证线路的安全供电。这种新型的可控放电避雷针是武汉高研究所经长期防雷研究和大量的高压试验取得的最新研究成果，其保护范围大、绕击率低、放电电流小、感应过电压低。该针以变化缓慢的小电流上行雷闪放电形式释放雷云电荷，避免强烈的下行雷闪放电危害为设计基础。通过数千次高压放电试验证实它引发的上行雷，具有保护可靠性能高、范围大，且不受保护物高度影响等特点。特别适合高压输电线路的防雷。福建省莆田地处沿海，雷电活动十分频繁。该局送电部对易遭受雷击的杆段安装可控放电避雷针，提高输电线路的耐雷水平。在适用性新技术的“保驾护航”下，更好地保证了电网安全可靠运行。

3.2线路避雷器

近年来，线路型金属氧化物避雷器（简称MOA）因具有保护性能好、通流容量大、动作反应快、结构简单、体积小和重量轻等优点，实际应用效果甚佳，已在我国电网中得到较为广泛的应用。MOA安装时应注意：选择多雷区且易遭雷击的输电线路杆塔，最好在两侧相邻杆塔上同时安装；垂直排列的线路可只装上下两相；安装时尽量不使避雷器受力，并注意保持足够的安全距离；避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不小于25mm2，尽量减小接地电阻的影响。

3.3藕合地埋线

藕合地埋线可起两个作用：一是降低接地电阻，《电力工程高压送电线路设计手册》指出，连续伸长接地线是沿线路在地中埋设1～2根接地线，并可与下一基塔的杆塔接地装置相连，它是降低高土壤电阻率地区杆塔接地电阻的有效措施之一；二是起一部分架空地线的作用，既有避雷线的分流作用，又有避雷线的藕合作用。据有的单位的运行经验，在一个20基杆塔的易击段埋设藕合地埋线后，10年中只发生一次雷击故障。有文献介绍可降低跳闸率40%，显著提高线路耐雷水平。

4综合防雷措施技术初选

在对防雷措施进行首次选择的过程中，应该注意对地区特点与电器配置等方面的研究，以此来选择与实际相符合的优化方案。

（1）首先就是对地区特点的了解，地区特点的不同对输电线路的防雷措施有着至关重要的影响，例如山区的输电线路受到雷击的影响较为明显，其地形复杂，并且位置相对较高，而平原地区则不然，输电线路受到雷电的影响则相对较小，可以通过假设耦合地线等普通的方式来对其进行改善，但这一方式在山区则无法进行使用，不仅不实用，同时也会造成大量不必要的浪费；

（2）其次就是受到高架的影响，杆塔的高度与结构等方面的特征存在一定程度的差异，在对这附近的输电线路进行防雷措施改善的过程中应该对这一系列的问题均进行研究，例如有很多横担相对较短的杆塔就无法进行防雷设备的安装，如果安装不当则不会起到预期的作用与效果，所以在对其进行施工之前应注意实际操作的可能性与防雷的效果；

（3）之后就是杆塔上的绝缘配置，目前阶段，在进行绝缘配置的过程中，还应该对其自身的绝缘状况进行充分的了解，按照实际情况来进行绝缘改造，如果自身的绝缘配置相对较高，在对其进行改造的过程中就应该注意避免出现过于繁琐的现象；

（4）面对已经进行过防雷改造的杆塔就应该采取改进措施，如若不是必要情况下，不要进行大范围的改造，以此来降低不必要的浪费，同时，也降低大规模施工带来的负面影响；

（5）要保障输电线路防雷性的质量，在对其进行维护的过程中会造成大量的不必要浪费，也会产生一定程度的经济负担，同时，对其进行维护的技术要求相对较严，这就要求相关人员应该注意在对跳闸率超标百分比进行安装的要求，按照相应的规范进行安装；

（6）最后应该对绕击风险进行计算，通过全档距绕击的方式来对输电线路的防雷状况进行研究，按照周期性的方式来设置计算点，并通过计算点可以得到绕击跳闸的概率，之后计算出权重量，以此来分析绕击风险的源头，并按照不同的实际情况进行处理，在对输电线路进行综合防雷措施技术处理的过程中应该注意状况的分析，确定需要进行防雷施工的具体位置，避免盲目进行施工，这不仅可以加强经济效益，也可以在一定程度上提高工作的效率以及输电线路的防雷质量。

5结束语

输电线路的防雷并不只是以上一些措施就能彻底解决的，雷电活动是一个复杂的自然现象，需要电力系统内各个部门的通力合作，综合考虑系统的运行方式、线路电压等级和重要程度、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特点、土壤电阻率等自然条件，并参考当地原有线路的运行经验，经过技术经济比较，采取合理的保护措施。同时不断积累运行管理经验，加强线路运行维护，才能尽量减少雷害的发生，将雷害带来的损失降低到最低限度。

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