架空输电线路防雷措施的研究

曾灵聪++孙宏彪++石荣辉++陈星++熊心

摘 要：近年来江西省电网发展比较迅速，500千伏输电线路已由2005年的5回总长551公里，发展为如今的52回总长近4000公里。由于线路里程的扩张，线路走廊日趋紧张，很多输电线路走廊跨越崇山峻岭和雷击多发区，极易受到雷害的侵袭。为此，分析雷击过电压的种类以及雷击危害，根据历年来江西超高压防雷整治的经验，提出了一些行之有效的防雷措施。

关键词：输电线路；雷击跳闸；防雷措施

引言

江西省地处亚热带湿润季风气候区，雨量充沛，雷暴活动频繁，属于高雷区、强雷区，雷击灾害十分严重。有些地方多雷地区线路雷击跳闸次数可以占到总跳闸次数的40～70%[1]，极大地影响了居民的日常生活和工业用电。因此梳理分析雷害的种类和原因，提出可操作的防护措施，最大限度地减少雷害造成的损失，就显得尤为必要。

1 雷击过电压的种类及雷击危害

根据过电压形成的物理过程，在500千伏输电线路上产生的雷击过电压可以分为两个不同的概念。一种是直击雷过电压，分为反击和绕击两种情况。长期的运行经验表明，超高压输电线路跳闸主要不是反击，而大部分是绕击引起的。尤其是在地形相对复杂的山区，发生绕击的概率与平原地区相比远远高于反击。另一种是感应雷过电压，雷电击中线路附近的地面，由电磁感应引起导线上的过电压，幅值一般在300～400千伏左右。

雷电对输电线路危害最大的是直击雷过电压，因为它的峰值很高，可达上百万伏破坏性很强，在输电线路上极其容易可能引起绝缘子闪络、烧伤或击穿，击断导、地线造成跳闸停电事故，更有甚者造成人身伤亡事故。

2 防雷措施的研究

对输电线路开展防雷治理时，首先应对线路电压等级、杆塔塔型、所处雷区等级、典型地形、接地电阻等参数进行综合分析，在此基础上为线路设置保护措施防止雷电波的入侵，从源头上降低累计跳闸率。

2.1 装设避雷线或耦合地线

避雷线就是我们平时所说的架空地线，架设在导线上方，110千伏及以上电压等级的输电线路都应全架设避雷线，保护整条线路免遭雷击，最主要是防止雷电直击导线，分流雷电流，还有对导线起屏蔽和耦合作用。架空线路装设避雷线后，雷电流可沿避雷线顺着杆塔经接地引下线进入大地，从而保护线路不受雷电侵害。通常来说，线路电压等级越高，采用避雷线的效果就越好。500千伏及以上输电线路都架设双避雷线，而且输电线路离地面越高，保护角就得越小。对于已经装设了避雷线的线路，还可以在导线的下方再增加一条架空地线，称为耦合地线[3]。

2.2 降低杆塔接地电阻

接地电阻值的大小是影响杆顶电位的关键性因素。接地电阻越小，一旦遭遇雷击，雷击时杆顶电位就越低，对线路造成的过电压也就会随之越小，反之则反。随着输电线路运行年限的增加，接地网容易出现老化腐蚀等现象，造成接地电阻阻值超过设计值。所以，架空输电线路要按计划开展接地电阻检测，对不合格的予以及时改造。一般来说，常用的降低接地电阻的方法主要有以下六种：（1）延长或增加接地射线；（2）增加人工接地体；（3）集中接地法；（4）换土法；（5）化学处理；（6）深埋接地体法。

2.3 提高架空线路耐雷水平

绝缘性能的好坏，直接决定线路的绝缘水平。因此在满足线路正常运行和内过电压要求的前提下，要充分考虑加强线路绝缘，使线路始终满足架空输电线路运行规程的要求。一般而言，主要措施有以下四种：（1）在充分降低接地电阻的前提下，个别高杆塔增加绝缘子；（2）把普通绝缘子换成爬电比距更大的绝缘子；（3）定期对绝缘子进行检测，及时更换低值、零值和破损等不合格的绝缘子；（4）初设时增加预算，新建线路提高设计标准。

2.4 安装负角保护针

负角保护针适用于220千伏及以上输电线路，110千伏线路不适合安装负角保护针。架空线路装设负角保护针后，就是想利用传统避雷针的引雷原理，将部分可能绕击导线的雷电流通过负角保护针引至杆塔成为反击雷，一句话就是“引绕击为反击”。安装负角保护针的杆塔必须保持较小的接地电阻，并且接地导通良好。

2.5 安装可控放电避雷针

江西500千伏线路应用的可控放电避雷针，主要由针头、储能控制装置、引下导体及接地四个部分组成。该可控放电避雷针通过动态环和储能装置控制针头电场，使它能够在雷闪发生前产生向上的先导，从而引发上行雷闪，由于上行雷闪雷电流幅值小，平均小于7千安，陡度低而且不绕击，故该可控放电避雷针可有效降低雷电绕击概率，应用前景广泛，具有极高的推广价值意义。

2.6 安装线路避雷器[4]

线路避雷器通常与绝缘子串并联安装。当出现不正常电压时，避雷器将发生动作，起到有效保护输电线路的作用。当线路在正常工作电压下运行时，避雷器不会产生任何作用。一旦发生雷击，绝缘子串两端的过电压首先超过避雷器的导通电压，避雷器就会动作，动作后使一部分雷电流经避雷器流入导线，使绝缘子串两端电压得到有效的控制，从而大大减少绝缘子串闪络的可能性。当过电压消失后，避雷器迅速恢复原状，使线路恢复正常工作。

3 防雷工作的建议

（1）雷电危害一方面与雷电活动密切相关，另一方面与塔型、地形、绝缘配置和设备等多种因素有关。因此，防雷工作应认真调查研究，做好地理、气象、运行情况等数据的统计分析，分析受雷击的主要原因，因地制宜采取综合防雷措施。

（2）任何防雷措施都不能彻底地解决雷害问题，要提高防雷认识，多分析多总结，密切和相关科研单位的合作，及时改进现有防雷的措施。

（3）对线路历年雷击资料以及各种防雷措施投运后的实际效果进行统计，建立一整套完整详实的防雷台账，为防雷决策提供有力的数据支撑。

4 结束语

雷电活动具有很强的分散性，活动规律也比较复杂，对线路造成的危害不可能完全消除和避免。对此，运维单位首先要积极介入参与对线路的设计，尽可能从设计源头上采取有效措施降低线路雷击跳闸率。再者要改进架空线路防雷整治思路，加大对输电线路防雷的投入，结合线路段的实际积极开展差异化防雷工作。最后必不可少的一环是加大输电线路的运维力度，加强对雷电活动的监测和预防，做好线路防雷的大修和技改工作，提高输电线路的健康水平，降低其雷击跳闸率。

参考文献

[1]吴伟智.架空输电线路的防雷措施[J].电气时空，2009.

[2]曾昭桂.输配电线路运行和检修[M].中国电力出版社，2007.

[3]王有才.架空输电线路雷击事故的预防及控制[J].科技信息.

[4]江西省电力科学研究院，华中科技大学.江西输电线路防雷技术深化研究技术报告[R].2011.