关于高压架空输电线路防雷措施的探讨

兰海

(四川省电力公司资阳公司，四川 资阳 641300)

前言：

长期以来，在高压输电线路中，因受雷击而影响线路安全供电的事故常有发生，这给电网的安全供电带来了影响。为了保证输电线路安全供电，采取有效的防雷保护措施是保证电网安全可靠运行的关键。为此，本文作者对高压输电线路防雷保护中的装设避雷线,降低接地电阻、减少雷击跳闸等方法进行了阐述。

1.输电线路防雷的几个方面

一是在架空输电线路中可采用避雷线、避雷针或将架空线路改为地下电缆的方式，来保护线路导线不遭受直接雷击。二是需改善避雷线的接地或适当加强线路绝缘，使杆塔或避雷线在遭受到雷击后不使线路绝缘发生闪路。三是将电网中性点采用非直接接地方式，使绝缘受到冲击发生闪络也不会转变为两相短路故障，避免导致线路跳闸。四是对输电线路可采取自动重合闸装置或用双回路式环网供电的形式，使线路即使跳闸也不中断供电

2.装设避雷线，降低接地电阻

架空输电路装设避雷线，可防止雷电直击导线，在导线上产生过电压危及线路绝缘。装设避雷线后，当线路被雷击时，雷电流即沿避雷线经接地引下线进入大地。雷电流经杆塔接地电阻流入大地时，会产生压降，当接地电阻数小时，反击电压也小，从而可保证线路安全运行。对于装设避雷线的输电线路，在一般土壤电阻率地区，其耐雷水平不宜低于表1中数据。

表1 有避雷线的架空线路杆塔的工频接地电阻

2.1.降低接地电阻方法

为了降低杆塔接地电阻，首先应尽可能用杆塔金属基础、钢筋水泥基础、混凝土杆的底拉、卡盘等自然接地。当接地电阻不能满足需求时，再增加人工接地体。

接地体尽可能埋设土壤电阻率较低的土层内，可以用接地带引接，长度不宜超过60m。此外，对于土壤电阻率极高处，可考虑采用换土方法，或用化学处理法、用长效降阻剂(长效降阻剂属于有机类降阻剂)及用无机类降阻剂、木质素降阻剂等。有避雷线的线路，每基杆塔的工频接地电阻在雷雨季干燥时不宜超过表2中的数值。

表2 有避雷线的输电线路的耐雷值

如土壤电阻率很高，接地电阻很难降低到30Ω时，可采用6～8根总长度不超过500m的放射形接地体，或连续伸长接地体，其接地电阻不受限制。

2.2.装设避雷线方式

过电压保护规程规定:330～500kV线路应采取双避雷线，220kV线路也采用双避雷线。杆塔上避雷线对边导线的保护角通常采取20°～30°，330kV 及 220kV 双避雷线的保护角通常采取20°左右。

110kV及以上线路，通常应沿全线装设避雷线，在雷电活动特殊强烈的地区，宜装设双避雷线。66kV线路，当经过地区年平均雷暴月在30日以上时，也宜沿全线装设避雷线，保护角通常应在25°左右。对于35 kV及以下的水泥杆或铁塔线路，通常不沿全线架设避雷线，但仍然需要逐基杆塔接地。因为若有一相导线因雷击闪络接地，一定程度可以防止其它两相进一步闪络。

3.减少雷击跳闸的保护措施

3.1.线路交叉跨越时的保护措施

对线路互相交叉跨越电压较低的线路，为保证雷击交叉档距使交叉点不发生闪络，交叉距离应符合规程要求。对交叉档一般需采取以下保护措施:a.交叉档两端的水泥杆或铁塔，不论有无避雷线，均应将杆塔接地。b.交叉档两端为木杆或木横担的水泥杆且无避雷线，应在杆上装设管型避雷器或保护间隙。c.交叉档两端为杆的低压线路或通讯线路时，应在杆上装设保护间隙。

3.2.装设线路自动重合闸

线路绝缘子在雷击闪络后，通常能在线路跳闸后自动恢复绝缘性能，所以自动重合闸的成功率可达75%～95% ，35 kv及以下输电线路略低些。少雷区的110 kv线路通常不沿全线架设避雷线，但应装设自动重合闸，以防万一雷击跳闸时停电。高土壤电阻率地区的输电线路雷击后容易产生绝缘子闪络，因此也必须装设自动重合闸。

在中性点直接接地电网中，绝大多数雷击是单相闪络，若采用单相重合闸，可以减少断路检修工作量，并提高供电可靠性。

3.3.加强线路绝缘

加强线路绝缘可提高耐雷水平和直接降低建弧率，这对于降低线路跳闸率有利的。对于个别高杆塔，在充分降低接地电阻前提下，再考虑由于高杆塔本身电感增大而使雷击杆塔顶电位升高的因素，适当增加绝缘进行补偿。设计规程规定，对有避雷线保护的线路，标杆塔高度超过40m，每超过10m高度，应增加1片绝缘子；对无避雷线保护杆塔高度超过40m，若采用保护间隙或管型避雷保护的也应增加1片绝缘子。

3.4.采用中性点消弧线圈接地

宜采用电力网中性点经消弧线圈接地或自动重合装置，以减少停电次数。

3.5.增加耦合地线

耦合地线虽然不能减少绕雷率，但在雷击杆顶时能起分流作用和耦合作用。经验证，增加耦合作用地线的线路，雷击跳闸率约降低1/2。但目前运行的线路上装设耦合地线时，要验算杆塔强度，对导线和地面的距离，还应验算平时耦合地线与导线不同摆动后的距离。因此，在装设单避雷线和双避雷线或降低接地电阻有困难时，才架设耦合地线。

3.6.加装避雷器

线路上装避雷器后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流从避雷线传入相临杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流，这种分流的耦合作用将使导线电位提高，使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络。因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。

以往输电线路防雷主要采用降低塔体接地电阻的方法，在平原地带相对较容易，对于山区杆塔，则往往在4个塔角部位采用较长的辐射地线或打深井加降阻剂，以增加地线与土壤的接触面积，降低电阻率，在工频状态下接地电阻会有所下降。但遭受雷击时，因接地线过长会有较大的附加电感值，雷电过电压的暂态分量L·dI/dt会加在塔体电位上，使塔顶电位大大提高，更容易造成塔体与绝缘子串的闪络，反而使线路的耐雷水平下降。因线路避雷器具有钳电位作用，对接地电阻要求不严，对山区线路防雷比较容易实现。加装避雷器前后线路的耐雷水平与杆塔冲击接地电阻的关系如图1所示。在图1中,不难发

图1 线路赖雷水平IW与杆塔冲击接地电阻的关系

现加装线路避雷器对防雷效果是十分明显的。根据电业局山区杆塔逐年增多的实际情况,采用加装避雷器对山区防雷的方法是十分必要的。

结束语

总之，在架设高压输电线路中，防雷措施是必不可少的重要环节，它可以减少雷击的机会，降低线路供电雷击跳闸事故的发生，提高线路耐雷水平是确保线路畅通的主要途径，也是提高线路安全运行的可靠性，从而保证电网连续供电的目的。

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