浅谈输电线路雷击跳闸故障及对策

陈东武

【摘 要】输电线路是电能输送过程中不可或缺的重要纽带，是保障电力系统稳定运行的重要保证。随着电力事业的不断发展，雷击引起的输电线路跳闸故障日益增多，严重影响了日常的生产生活与电网的安全运行。本文深入分析了输电线路雷击故障原因，并对防雷措施展开了探讨，对电网安全稳定运行具有重要意义。

【关键词】输电线路 雷击 防雷 设计

1 引言

高空中的雷云在起电、移动和先导放电的过程中经常会形成一个断开的回路，如此一来将会和架设在高空中的输电线路产生静电感应。当高空中的雷云对大地放电时，输电线路中将会产生大量的自由电荷以冲击波的形式向两端移动，从而造成雷击故障。随着电力事业的不断发展，雷击引起的输电线路跳闸故障日益增多，严重影响了日常的生产生活与电网的安全运行。因此，深入分析输电线路雷击故障及防雷措施具有十分重要的意义。

2 输电线路雷击故障类型

根据输电线路遭受雷击的闪络形式不同，可以将输电线路雷击故障大致分为直击故障和绕击故障两种类型。其中直击故障指的是当高空中的雷电直击到塔顶或者避雷线时，来自空中的雷电会分流，其中一部分雷电通过避雷线和输电线流在输电线路中流动，另一部分雷电则会顺着杆塔入地，在雷电流入地的过程中杆塔本身的电感以及接地电阻将会导致塔顶的电压迅速提高，从而形成高位电压，当塔顶电位与导线上形成的高位电压差大于绝缘子串的50%雷电放电电压时，杆塔上的绝缘子串就会发生从杆塔到导线的闪络。这种情况下产生雷击故障常被称为直击故障；而绕击故障则指的是高空中的雷云经过输电线路时，其对大地的房地将会和架空输电线路产生感应，如此一来就很容易绕过杆塔直接通过输电线路产生瞬间高压，造成输电线路的电位提高。当输电线路的电位和杆塔之间的电位差达到一定程度时，绝缘子串就会产生瞬间电流，从而造成雷击故障。值得注意的是，在实践中由于输电线路基本上都设置有避雷线，因此雷云绕击到架空线路的可能性较低，但是一旦产生绕击，其所带来的影响都远远的超过直击故障。

3 输电线路防雷设计探讨

线路设计中的防雷非常关键。一般来讲，线路防雷可以采取的措施有下述几种，在具体的设计中，应遵照结合实际、经济性、合理性等原则，进行综合考虑。

3.1 增加绝缘子

按照相关规定，线路绝缘是有一定要求的：（1）若线路所处地区的海拔不超过一千米，那么，110kV线路中的绝缘子数量应在7片至8片左右（最好是8片）。（2）若档距比较大且杆塔高度超过了四十米，那么，绝缘子数量应按照每增加十米加装1片的标准来确定。

3.2 优化接地装置

以110kV线路为例，其运维中应以改良、优化接地装置为工作重点。在将接地装置进行改良之后，线路出现跳闸的次数会有所减少，故障概率也会因此降低。依据相关实例来讲，优化接地装置之后，输电线路中跳闸率的降幅最大可达30%；如果接地装置以往设置的比较不合理，在经过改良之后，跳闸率降幅甚至可以达到50%。具体实施中，接地装置改良的要点是降低电阻，一般方法包括填充低阻物、安装导电模块等，应结合实际情况进行选择。在电阻率相对较高的情况下，降阻可采用布设接地极的方法，以解决接地不良问题。但要注意的是，不同线路的布设要求也不一样，实施中应注意区分。若为水泥杆塔线路，接地极布设应从其3米到5米之间的位置开始；若为铁塔线路，接地极布设应从其5米至8米之间的位置开始。使用的接地极最好选择长度为1.5米长的，间隔距离最好在4米至6米。除了布设接地极之外，接地装置改良还可以通过增加耦合系数实现。此种方法的实现途径通常是增加架空地线或耦合地线。

3.3 加装避雷设施

若杆塔较高，不仅会缩小其本身以及线路与雷云之间的间距，还有可能会造成雷云与线路平行或者接近杆塔的情况。在这样的情况下，杆塔本身会处于一个较为复杂的电磁环境中，雷电绕击过电压几率会因此增大。对于这个问题，现实中可通过加装侧向避雷针的方式来解决。对于110kV线路来讲，侧向避雷针通常被安装在杆塔横阻两边的位置，长度一般约为3米，安装时应注意在其中间1.2米处进行固定。若横向设备需加装避雷针，那么其长度最好在1.8米左右。而电气连接则需将其螺孔与杆塔横担进行连接来实现，其可以将雷电流引入大地。结合安装效果来讲，侧向避雷针能够起到提升防绕击水平等作用，对于保障线路安全有着非常积极的作用。但是，其也有一个明显的局限性：引雷率较高。对于这个局限性，目前相对有效的克服措施是增加绝缘子数量。

另外，氧化锌避雷器也是一种在线路防雷方面具有一定优势的设备。其适用于雷电活跃、电阻率较一般情况偏高以及一般降阻方法无法实现的情况，可有效降低跳闸率以及绕击率，对保障线路安全能够起到非常显著的积极作用。

3.4 调整保护角

目前，线路防雷除了上述措施之外，调整保护角也是一项比较有效的策略。此种方法具有一定的防雷效果，但是，其缺点也比较多，其中包括：投运线路往往很难进行保护角调整；部分线路无法实施；此种做法需要大量资金作为支持，成本较高。所以，在具体线路中，应结合资金实际和技术能力，综合分析以确定合理的保护角，保证线路效益。

4 结语

输电线路对整个电网供电具有十分重要的地位，为此当线路遭受雷击后，在雷电流与工频电流双重作用下会给配套的防护与运行设备产生危害。为此，需要根据线路实际所处的环境，制定出合理的防雷措施。本文提出了一些输电线路实际的防雷方法，这些方法对输电网的安全运行工作具有一定的参考意义。

参考文献：

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