高压架空输电线路的防雷技术探讨

徐红男

【摘 要】随着社会的不断发展，人们对电力资源的需求也在逐渐增加，这让输电线路的建设数量和规模也在持续增多。而高压架空输电线路长时间的裸露在自然环境中，很容易受到雷击的影响和破坏。架空线路运行跳闸事故主要有自然灾害、施工质量、设备质量以及设计质量等原因引起，其中自然灾害占到约42%，而雷击引起的跳闸事故又占到其80%。因此，雷击灾害是引起架空线路跳闸的主要原因。所以必须要做好架空线路防雷保护的工作，以保证架空线路的长期稳定运行。

【关键词】架空輸电线路;防雷接地技术

1雷击产生的原因

雷电是由于雷雨云中电荷放电而产生的复杂的自然现象，据统计，全世界每年约有10亿次雷暴发生，平均每小时发生2000次雷暴，而每分钟平均发生1～3次云对地闪电，每次闪电在微秒量级的瞬间释放出约1.98×108J的能量。人类对于雷电及防雷技术的研究已经进行了一百多年，无论对雷电物理机理的认识，还是防雷技术的研究均取得了巨大成就，但由于雷电自身的复杂性，人类对于雷害的防治效果仍不理想，雷电引起的灾害仍是世界上十大自然灾害之一，也是引起电力系统事故的主要原因。

2.架空线路雷击种类

架空线路的雷击主要分为直击雷过电压和感应雷过电压两种，其中直击雷过电压又分为反击和绕击，雷电直击于线路架空地线或杆塔时，雷电流一部分经架空地线流向线路两侧，大部分经杆塔及接地装置流入大地，引起塔顶电位升高，而造成绝缘子串的闪络放电，这种现象称为反击。雷电反击过电压与雷电参数，杆塔型式、高度和接地电阻等有关。雷电绕过架空地线直击于导线，而造成绝缘子串的闪络放电，这种现象称为绕击，雷电绕击与地质地貌地形、线路保护角、线路绝缘水平及雷电流强度等有关。感应雷过电压只对110kV以下线路有影响，且其危害较轻。

3 架空线路防雷的设计原则

1）各电压等级线路应具备相应的耐雷水平，尤其要保证发电厂、变电站进线段具有足够的耐雷水平。

2）新建、改建输电线路（110kV及以上）应尽量避开雷电活动特别强烈区，在路径确定后应沿线勘测，尽量不在陡峭山坡和山顶走线，无法避开时，应采取相应防雷措施。

3）对于雷击跳闸较频繁的已运行线路，应结合线路沿线实际地形、地貌找出易击点，按照线路的重要程度和电压等级进行区分绕击和反击的不同，实施防雷综合改造，满足防雷配置要求。

4）对地形特殊地区和雷电活动强烈及特别强烈区可有选择的安装线路型避雷器、防绕击侧针。尤其对向阳坡侧杆塔、孤立山头杆塔应加装线路避雷器。

5）架空线路防雷措施以降低杆塔接地电阻为主，山区可采用换土、加长连续水平接地体等措施。

4架空输电线路防雷接地措施

4.1架设避雷线

对于110kV及以上高压架空输电线路一般沿全线架设两根避雷线，而在风电场等高海拔中的35kV线路全线架设一根避雷线。由于避雷线安装在导线上方，能够利用导线本身具有的耦合性能降低输电线路中的电压，从而减小雷击产生的过电压，并且针对瞬时产生的强大电流，能起到快速分流的作用。通过实践证明避雷线的安装，能够充分提高输电线路的防雷效果，对于线路运作的稳定而言，能够产生特别好的作用。

4.2做好杆塔接地工作，强化降阻手段

降低杆塔的接地电阻是提高线路耐雷水平，降低线路雷击跳闸率的有效措施之一。如果接地电阻过高，雷击杆塔或避雷线时，一旦外过电压过大，会使绝缘子击穿而放电，产生“反击”。因此对高土壤电阻率处的杆塔，可采取加长射线、换土、石墨接地极等综合措施，来有效降低杆塔的接地电阻，使雷电流及时泄入大地。可以极大地减少反击发生的概率。

4.3架设耦合地线

当降低杆塔接地电阻较为困难时，可采取架设耦合接地线的方式。通过在导线下方增加接地线，从而提升线路的耐雷效果，降低反击跳闸故障发生的可能性。耦合地线既能够降低杆塔分流系数，又使得接地电阻率相对较高的地区雷电感生电流在临近接地装置散流，起到降低塔顶感应电压的作用。同时，架设耦合地线能够提升导线与地线间的耦合程度，避免由于塔顶出现雷击对绝缘子造成的不良影响。

4.4设置侧向避雷针

杆塔侧向避雷针有着较强的雷电吸引力，它主要是利用尖端放电原理。当雷云先导放电与地面达到一定距离时，侧向避雷针能够凭借改变先导通道电场，从而调整电场移动方向，将雷电转移至避雷针接闪器方位，从而使雷云电荷在避雷针处释放。它特殊的针型结构能够增强低空位置的弱雷吸引，减弱高空位置的强雷作用，从而起到避雷的作用。

4.5增强线路的绝缘水平

线路绝缘水平如果足够强，即使遭受反击也不会发生雷击闪烁，因此可以通过增加绝缘子片数来增强线路耐雷水平，尤其对于双回路段可采用差绝缘配置，适当提高其中一回线路的绝缘等级，以保证两回线路遭受雷击时不会同时跳闸。

4.6安装自动重合闸装置

自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。电力系统采用自动重合闸装置，极大地提高了供电的可靠性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的水平，增强了线路的送电容量。因此，当输电线路遭受雷击后，它可以短时间内控制由于雷电引起的部分问题。如减少冲击闪络、工频电弧导致的线路跳闸问题等，这是高压输电线路安全运行的保障。安装自动重合闸装置有助于及时判别“临时性故障”和“永久性故障”，从而及时采取应对对策，提升输电线路的安全可靠性。一般情况下中性点接地电网中的雷击输电线路为单相闪络，因此可以通过安装单相自动重合闸的途径降低雷击产生的不良供电影响。

4.7装设线路避雷器

避雷器残压比绝缘子串的50%放电电压低，当遭受雷击导致塔-导线间出现电位差时，避雷器的残压仅稍有增加，绝缘子仍不致发生闪络，雷电流过后，流过避雷器的工频续流仅为毫安级，其在第一次过零时熄灭，系统恢复到正常状态。因此在雷电活动特别强烈地区、频繁发生雷击跳闸地区可考虑加装线路避雷器。可有效降低输电线路因雷击故障引起的跳闸率。

4.8加强后期运行维护工作

1）对运行线路建立雷击档案，线路跳闸后，应检查并记录遭受雷击杆塔的情况。对加装在线路上的附属防雷设施，应建立设备档案。

2）应加强雷雨季节的日常巡视，及时掌握雷电活动情况，并采取必要的防范措施。

3）重视杆塔接地引下线的运行维护工作，每次线路跳闸及每年的雷雨季节结束后要及时检查防雷装置动作情况，在雷雨季节来临前要加强接地引下线与（杆）塔连接情况的开挖检查，腐蚀严重的应适当增大接地引下线的截面。

结语：

实际上，通过上面陈述的几种方法是不能从根本上解决输电线路的防雷问题的，由于雷电活动是一个复杂的自然现象，发生的随机性较强，形成因素也较复杂，因此，线路的防雷措施也应随雷害变化情况而不断调整和改进。这就要求我们电力系统的各个部门进行有力的沟通和合作，在全面考虑高压送电线路经过地区雷电活动强弱程度、地形地貌特点和土壤电阻率高低等情况下，认真严格的检查线路运行情况，及时解决运行中的各种问题，积累更多的运行管理经验，因地制宜的制定科学、合理的防雷方案，努力将雷击对输电线路造成的损失降到最小。

参考文献：

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[2]段亚男.220kV高压输电线路防雷接地技术分析[J].低碳世界，2017（06）：58-59.

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（作者单位：中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司）