浅谈高压输电线路的防雷技术

浅谈高压输电线路的防雷技术

随着国家经济的发展，电网事业也不断的发展，电网事业对国家发展的重要性也越来越突出，在电网规模的不断扩大中，架空输电线路的雷击跳闸一直是困扰输电线路安全的一个难题，雷害事故几乎占线路全部跳闸事故的1/3甚至更高，当雷电击中高压输电线之时，雷电流经电力线路导入大地，可使导线上的感应异号电荷失去束缚，进而向导线的两端流动，并经线路侵至变电站、并形成过高电压，使电气设备遭到损坏。一旦电气设备遭雷击受损，将造成停电，给生活、生产带来较大的经济损失及影响。因此，寻求更有效的线路防雷保护措施，一直是世界各国电力工作者关注的课题。

标签：高压输电线路 雷击 雷电防护

1高壓输电线路防雷重要性

在电力系统中，高压输电线路是不可或缺的主动脉，它将变电站与重要用户连接起来，其运行状态与供电的安全可靠有直接关系；在整个电网中，高压输电线路的重要地位是不言而喻的，要想实现电网规划的“一强三优”也离不开高压输电线路的建设。一般而言，高压架空输电线路位于空旷的野外，走线长，具有纵横交错的特点。因此，在雷雨天气，高压输电线路极易受到雷击破坏。一旦遭受雷击，会发生保护跳闸动作，给电力系统的正常运行带来不利影响，此时需要对线路以及相关设备进行维修，另外，雷击电流也极有可能通过输电线路侵入到设备中破坏设备，造成巨大的经济损失。在整个电网中，线路的绝缘要求是最高的，其次是变电所，绝缘要求最低的是发电机，如果没有对变电所以及发电厂中的设备进行周全的保护，一旦绝缘性能遭到破坏，供电可靠性将会大打折扣。实施高压输电线路的防雷措施不仅能够为自身线路提供保护，还可以有效防止相关设备遭受破坏，将因雷击而造成的经济损失降到最低。

2高压输电线路遭受雷击的原因

（1）雷电活动的复杂性、随机性和频发性。目前对雷电的观测技术还存在较大的局限性，线路遭受雷击的技术参数根本无法准确测量和捕捉，甚至对每次线路遭受雷击故障的闪络类型都很难准确区分；

（2）高压输电线路自身设计的缺陷。早期建设的高压输电线路防雷水平较低，且因为防污的需要，合成绝缘子大规模应用于高压输电线路，但合成绝缘子伞裙直径小，有效干弧距离比同高度的瓷或玻璃绝缘子串短，耐雷水平相对较低，容易增加雷击放电机率；

（3）输电线路杆塔问题。由杆塔隐患造成高压输电线路遭受雷击的案例不胜枚举。一般情况下，用于支撑输电线路的水泥杆塔在接地方式上大部分都是利用混凝土中的钢筋进行的，一旦发生雷击，通过这一接地钢筋，雷电流会在其中实现传导，很容易造成水泥杆塔的爆裂，如果水泥杆塔上本来就存在裂缝，这种

爆炸事件则更容易发生；

（4）保护角度的问题。通常情况下，过大的保护角度将不利于防绕击。在相应的防雷规范中明确指出对于220kV及以上电压等级的输电线路在进行避雷时，其保护角度应该在20度以下。但是在实际操作中，很多高压输电线路并没有落实这一项规定，有的是因为外界条件的造成保护角度偏高；

（5）绝缘子问题。在防雷规范中有对绝缘子的详细规定，不能将合成绝缘子安装在雷击高发的地区。分析其原因，对于合成绝缘子来说，其两端的均压环中存在空气间隙，其抗雷击水平比瓷绝缘子要低。合成绝缘子最大的优点在于其维护以及检测较为容易，很多场合下人们并没有对多雷区进行充分考虑，有的是因为选型上的失误，最终为输电线路遭受雷击买下隐患。

3新的高压输电线防雷技术措施

3.1合理选择高压输电线路的路径

在某些地区，高压输电线路会非常容易遭受雷击，如果在确定高压输电线路的路径时能够有意避开雷击高压区，或者是加强这些地区高压输电线路的防雷措施，那么就可以极大地提高气耐雷水平。一般说来，易击区主要是以下地段：

①雷暴走廊，如顺风的河谷、顺风的峡谷和山区风口等；

②四周都是山丘的潮湿盆地，如铁塔周围有水库、鱼塘、沼泽地或灌木，附近又有蜿蜒起伏的山丘等处；

③地下有导电性矿的地面和低位较高处；

④土壤电阻率有突变的地带，如稻田和山坡的交界处、地质断层地带、岩石与土壤的交界处、岩石山脚下有小河的山谷等地；

3.2避雷保护角的设置

在之前的设计中，往往是按照相关的规定，只要求避雷线满足杆塔保护角的范围即可，并未考虑相应的山坡对防雷保护角所造成的问题，在一定程度上，这种保护角无法满足防雷设计的相关要求，增加了线路闪络次数，使电网安全隐患加大。如果在山区进行线路绕行，就应采用效屏蔽角公式计算校验杆塔有效保护角，在设计时，一定要对保护角偏大的问题做出合理化策略，尽量减少雷击事件。避雷线主要起到引流作用，应在每个杆塔处接地在双避雷线的高压输电线路上，正常的工作电流将在每个档距中2 根避雷线所组成的闭合回路里感应出电流井引出功率损耗。为了减小损耗，同时为了把避雷线兼作通讯及继电保护的通道，可将避雷线经一个小间隙对地绝缘，雷击时，间隙被击穿，使避雷线接地。由此可知，使避雷线的保护角减小或使用负角进行保护，可以有效减少雷击事件的发生、降低损失。

3.3架设避雷线

架设避雷线是高压输电线路雷电防护的最基本措施，旨在当雷电直击高压输电线路时，通过分流一部分雷电流来降低流入杆塔的雷电流和导线上的感应过电压。在实际操作中，为了提高避雷线对高压输电线路的保护作用，保证雷电不致绕过避雷线而直接击中导线，应该减小绕击率，并且避雷线对边导线的保护角宜在20～30°。一般说来，输电线路的电压越高，那么采用避雷线的效果愈好，当输电线路电压等级逐渐下降时，架设避雷线的效果会逐渐减弱。

4设置自动装合闸

安装自动重合闸装置是绝缘方式较好的选择，由于线路绝缘自身恢复能力较强，雷击所造成的闪络事故在线路跳闸之后就可以自行恢复，因此安装自动重合闸装置可有效降低线路的雷击事故率、减少损失。5选取合理的绝缘方式

要想减少塔地段被雷击中的次数，减少绕击的电流值，就要加强绝缘。为了降低跳闸率，要增加绝缘片数，加大跨越档的导线、地线之间的距离，以加强线路绝缘达到提高线路耐雷水平，但必须保证成本的合理；对于高压同杆双回线路可以采用增强回路绝缘强度的绝缘方式，使双汇线路的跳闸率得到降低。在满足这些条件的同时，还要对其经济以及技术进行全面的对比。

6架设耦合地线

耦合地线对减少绕击率的作用并不大，但是在雷击杆塔中起着分流和耦合的作用，可以有效降低杆塔绝缘所承受的电压，提高线路的防雷水平。在高土壤电阻率较低的地区运用耦合线，可以保证耦合线和导线之间的距离，档距中的垂直距离也可以得到有效保证。可有效地防治大风，降低覆冰或是化冰对其的影响，尽量减少其与耦合线接触产生的短路现象及引起雷击杆塔破坏导线事故的发生。

7降低铁塔接地电阻

目前降低铁塔接地电阻的主要措施有以下几种：

①使用接地電阻降阻剂。对于小面积的集中接地和小型接地网，在接地极周围敷设降阻剂后，可以增大接地极外形尺寸，降低与周围大地介质间的接触电阻；

②使用爆破接地技术。通过爆破制裂，再用压力机将电阻率材料压入爆破裂隙中，可以极大地改善大范围内的土壤导电性能；

③使用多支外引式接地装置。当接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊时，可以使用多支外引式接地装置，不过外引式接地极长度不宜超过100m；

④采用伸长水平接地体。当水平接地体的长度增加时，电感的影响会增大，

从而使冲击系数增大，不过当接地体达到一定长度后，再增加其长度，冲击接地电阻也不再下降。一般说来，土壤电阻率为500Ωm时，接地体的有效长度为45～55m；土壤电阻率为1000Ωm时，接地体的有效长度为45～55m；土壤电阻率为2000Ωm时，接地体的有效长度为60～80m。

8重视对输电线路的检测维护

输电线路定期的检测维护是安全输电的前提，通过电力工作人员定期防雷设备的安装及接地等情况进行检查、根据当地的气候及地形条件因素采用有效的避雷措施；其次，可通过多增设巡视站或者定时清理高压输电线路旁边的杂草树枝，尽量保证电能在输电途中的较少损耗；最后，按照雷电地区活动的强度，根据输电线路经过的地理位置特点对避雷器及接地电阻进行检测，对于检测的数据于结果需做好记录，便于今后参考。

总之，高压电路防雷技术的合理设计，将会减少或降低雷击的跳闸率。由于雷电是自然现象，很难掌握其规律性，只能按原有的经验，在原来的经济技术的基础上，采用新的技术对其进行预测，做好防控工作，尽量降低防雷概率，使雷击的跳闸次数减少。我国当前的防雷技术还不够成熟，如何有效地降低或消除雷电事故，仍需继续探索，不断总结经验教训，使输电线路防雷技术更加完善。

参考文献

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