输电线路雷击故障及其防雷措施应用

输电线路雷击故障及其防雷措施应用

李晓强

（四川明星电力股份有限公司四川遂宁629000）

摘要：输电线路遭受雷击的外在形式多种多样，然后经过很多不同的过程在输电的线路上产生过电压，从而造成雷击故障。在一些分布范围广、杆塔较高并暴露在高山旷野上等区域，其遭受雷击的机会非常大。所以，应该采用可靠的防雷保护行为，从而保障供电的安全性。经常性的雷击跳闸故障，会对线路的正常平稳运行带来严重的不利影响。基于此，本文笔者就“输电线路雷击故障及其防雷措施应用”一题，并结合相关知识与经验，根据描述输电线路的雷击故障，详细的分析和说明现有的防雷措施的运用情况，努力为今后提高和改进防雷措施提供参考及借鉴。

关键词：输电线路；雷击故障；防雷措施

1引言

很多人都知道，可能导致输电线路发生故障的因素有很多，比如风、雨、雷、冰、雪、温度变化、地震等大自然灾害的影响，还有一些环境特别恶劣的地区影响，有其它的物体对于输电线路的破坏以及部分零件的损坏等各种各样的影响，都会直接性或者间接性的导致输电线路发生故障。

因此，随着科学技术的发展，相关专业工作人员通过多年的研究和试验，输电线路发生故障的次数逐渐减少。然而无论输电线路发生多少次故障，其由雷击引发的故障占据比例很大，尤其在多雷、土壤电阻率很高以及地形极为复杂的地区，其雷击故障率更高。为了保障输电网络可以安全平稳的持续运行下去，我们需要努力构筑强硬的电网，从而在一定程度上可以减少雷击而引发的多种故障，并在很大程度上减少甚至避免经济不该有的损失。

2输电线路雷击故障的分析

2.1直接雷过电压

直接雷过电压是指雷直接击中了杆塔，避雷线或者导线，雷电流在接地电阻上或者导线的阻抗上的电压降叫直击雷过电压，其数值可以达至几百万伏以上。

雷击中杆塔的顶部或者避雷线的时候，雷电的电流流过塔体以及接地体，可以使杆塔的电位升高，并在相导线上产生感应过电压。若升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过了输电线路的电压值，从而引发反击。

在有避雷线的形势之下，雷电一旦击中了导线，称之为绕击。我们可以根据输电线路的运行经验、现场实测以及模拟实验都可以证明，雷电的绕击率和杆塔的高度、输电线路经过的地形、地貌、地质条件和避雷线对边导线的保护角等因素相关。

2.2感应雷过电压

感应雷过电压就是指雷击在线路周边的物体或者地面上，强烈的电磁场变化对线路产生静电感应以及电磁感应而形成的过电压。我们根据运行经验可以得知，感应雷过电压只会对低于等于35kv的线路构成威胁。

输电线路的耐雷水平可以反映出输电线路抵抗雷击能力的重要技术特征，它是用雷电流的大小来表示。而输电线路的耐雷水平也是与多种因素息息相关。首先就是绝缘子百分之五十的冲击放电电压以及耦合系数，其次就是接地电阻大小与避雷线的分流系数，最后就是杆塔的高度和导线平均悬挂的高度。可如下表1所示：

表1影响耐雷水平的相关因素

3输电线路防雷措施的具体分析

对于输电线路防雷设计而言，其目的是提高线路的耐雷性，并降低线路的雷击跳闸率。我们在确定线路防雷方式的同时，要综合性的考虑到系统的运行方式，线路的电压等级及其程度，还有地形地貌的特点、土壤的电阻率高低等，并参考当地原有线路的累积经验，再结合相关数据对比分析，采用最为合理的保护方法。

3.1架设避雷线

相关工作人员懂得在输电线路上架设避雷线，这也是超高压线路防雷的基本措施，同时它可以起到很多的大作用。首先，这样可以引导雷电向避雷线放电，从而可以防止雷电直击导线，然后再通过电杆的接地引下线或者铁塔本身，再经过接地装置将雷电流引入大地。此外，当雷击中杆塔的时候，它可以使小部分的雷电流分流入周边的杆塔，从而减少经单基杆塔入地的电流，然后降低杆塔顶部的电位。

最后就是降低感应过电压。结合多年的运行经验可以得知，在架有避雷线的线路和无避雷线的线路相比，其雷击的故障率要明显低很多。我们可以发现，架设避雷线是防雷的有效措施且效果显著。当前已有很多线路都是架设避雷线，尤其是110kv及以上的线路大多数都是全线覆盖。我们认为，在往后新建的35kv的线路以及对一些老线路进行技术改造的时候，应该优先考虑装设避雷线。

3.2装设接地装置以及降低杆塔接地电阻

装设接地装置是可以防止架空输电线路雷击事故的高效措施之一。其接地装置是由接地体和接地线构成。接地体就是指深入地中直接和大地发生接触的金属体。而接地线便是指电力设备和接地体连接的金属体。

输电线路杆塔的接地电阻其实是两个部分的电阻之和，其一是自避雷线到电网的接地通道的电阻，也就是接地通道电阻；另一个就是整个大地的电阻，称之为流散电阻。

接地通道的电阻包括避雷线与接地引下线的接触电阻、塔身与接地网引出线连接的接触电阻、以及接地引下线和接地体自身的传导电阻等等。由于避雷线、接地引下线、和接地体自身的传导电阻相当小，甚至可忽略不计，接地通道电阻本质就是接地通道各连接部位的接触电阻。

而流散电阻主要受接地装置的结构和土壤的电阻率影响，土壤的电阻率越低，其流散的电阻的也就越低。所以，想要降低杆塔的接地电阻，我们可以从改善接地体的结构、降低土壤的电阻率和减少接地通道各个连接部位的接触电阻等几个方面来多重考虑。

输电线路的接地电阻和耐雷水平呈现出反比例的趋势。我们可以根据各基杆塔的土壤电阻率的一些状况，最大限度的减少杆塔的接地电阻，这是提高输电线路耐雷水平的基本，也是最经济、高效的方法。

3.3安装保护角避雷器

此外，相关人员可以安装保护角避雷器。500kv及其以上的送电线路，相关人员应该全线装设双避雷线，并且输电线路越高，保护角越小甚至低于20度。在一些丘陵地区，特别是山区高雷区域，甚至还可以使用负保护角。220至330kv的线路，也应该全线装设双避雷线，一般来说，杆塔上的避雷线对于导线的保护角为二十至三十度。110kv的线路，一般会沿着全线装设好避雷线，然后再雷电特别强烈的地区再采用双避雷线，在少雷的区域或者雷电活动轻微的区域，可以不用沿线架设避雷线，但是杆塔仍然应该逐基础接地。在丘陵区域，合理的安排好保护角避雷器，可以减少遭受雷击的现象。

3.4架设耦合地线

当我们在降低杆塔接地电阻面临困难或者一些雷电流活动较为频繁及其经常遭受雷击的区域的时候，我们可以在导线的下方架设一条接地线，这条线被称为耦合地线，以改善其耦合系数，多数用于丘陵山区等位置。耦合地线与避雷线一样，它有明显的分流和耦合作用，同时也加强了避雷线对导线的耦合。根据相关的经验参考可知，这项措施可以降低雷击的跳闸率达到接近一半左右，效果非常明显。然而，该方式在实际中运用的较少，因为在导线下方安置耦合地线，不仅要充分的考虑到杆塔的受力问题，还要考虑到杆塔线路安装复杂的情况，以及耦合地线对于地面的安全距离等多方面的多种因素，这便在无形之中给耦合地线的安装带来了非常大的不便。所以架设耦合地线，对于旧线路而言，实施起来，难度较大。

3.5加强绝缘

相关的工作人员可以通过增加绝缘子片数从而提高绝缘的水平等级，来面对个别类似于落雷机率大、高杆塔和大跨越的情况。这种

方法有利有弊，对于防止雷击杆塔反击过电压效果明显，但是对于防止绕击效果较差，况且增加绝缘子片数会受到杆塔顶部的绝缘间隙以及导线对于地面的安全距离限制，所以线路绝缘的增强是非常有限的。

3.6安装线路避雷器

图1安装线路避雷器

随着经济的发展，时代的进步，目前的线路避雷器早已大范围的运用在输电线路上，并且起到了很好的防雷效果，提升了线路的耐雷水平。不过，在很多实际的运行过程当中，即便装上了避雷器，仍然会在安装过避雷器的杆塔上或者附近杆塔发生了雷击故障，甚至导致避雷器也会出现永久性的短路故障。以上种种问题的显现，我们可以发现在选择避雷器的结构形式上或者安装的方式上还存在很多需要改进的地方。为此，我们相关的专业人士，可多加的研发探究，实行更多革故鼎新的方式，最大限度的避免雷击故障的出现。以下图该避雷器的安装，虽防止架空线路雷电流对负荷开关和电缆的入侵，但存在雷电流经过负荷开关入地，如果负荷开关在分闸状态，雷电流将无处泻放，有可能将开关绝缘击穿（波的反射－雷电压幅值叠加，发生在开关的一侧），如将避雷器安装在负荷开关的架空线路侧，即达到保护要求，又不会存在上述问题（不需考虑电缆侧的来雷，电缆另一侧有防雷保护措施）。

4结束语

综上所述，我们可以了解到随着电力系统的日益发展，由于雷击输电线路而引起的事故也是日益增多。在我国由于高压线路运行引起的跳闸率较高的原因，其中雷电引起的次数比例最多占有百分之六七十。特别在一些雷电较多、土壤电阻率较高以及地形复杂的区域，会引发更高的雷击输电线路故障，这也会给社会带来巨大的经济损失。基于此，我们也详细的描述了适当可行的防雷具体措施及其应用，我们也可以通过这类的方法方案来在很大程度上降低雷击输电线路发生故障的机率，从而推进电力系统的进步与发展。

参考文献：

[1]黄彦，章海峰.岩土工程勘察中常见的问题分析及建议[J].低碳世界，2018（11）：102-103.

[2]何霖.岩土勘察工作中常见的问题及解决措施[J].工程建设与设计，2018（18）：28-29.

[3]侯传波.岩土工程勘察中存在的问题与解决方法的探讨[J].住宅与房地产，2018（27）：185.

[4]温国胜.浅析岩土工程勘察土工试验中常见问题与处理方法[J].城市建设理论研究（电子版），2018（03）：118.