高压配电线路防雷探讨杨津鸣

高压配电线路防雷探讨杨津鸣

杨津鸣邢雨辰

国网河北省电力有限公司保定分公司河北省保定市071000

摘要：雷电属于一种无法避免的自然现象,想要减少雷击对高压输电线路的破坏,就必须做好相应的防雷措施。本文分析了高压输电线路雷击事故高发的原因，探讨了常用的防雷措施。

关键词：高压线路防雷措施

引言

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，给人们生产、生活安全带来了一定的影响。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。

一、存在的问题

电网遭受雷击主要有两种方式，包括直击雷和绕击雷，雷电流的幅值也是有大有小的。最容易遭受雷击是杆塔地网接地电阻的线路。主要有以下几点问题：

（一）杆塔存在的问题

大多数主网线路的水泥杆通过内部钢芯接入地下的有很多。如果有雷电，那么雷电流很可能通过内部钢芯引起水泥杆的爆裂，特别是对于表面有裂纹的水泥杆，一般是将拉线作为接地的引下线，如果雷击电流通过拉线，那么机械强度将会下降，最终引起杆倒。这是当前的主要问题之一。

（二）多雷区使用普通型合成绝缘子

根据要求，在雷的多发地区，不能够使用合成的绝缘子。目前供电单位在绝缘子的选用上，只是单纯的考虑合成绝缘子的检测量小，并没有减少使用普通型合成绝缘子。对于普通的合成绝缘子，其两端的均压环都短接部分的空气间隙，从而使得绝缘子的耐雷度低于安装在同样高度的瓷绝缘子。

（三）架空地线存在的不足

经过严格的调查计算，当架空地线保护角的度数在20度以下时才能起到绕击作用，而实际中架空地线保护角的度数都在20到25度之间，还有大于25度的情况。主要是出现在多雷地区，这明显没有达到220kV输电线路防雷规定的20度角的要求。数据显示，单根避雷线受到雷击发生跳闸的可能性很大。环境污染例如化工、粉尘、冶金等使架空地线腐蚀速度增快，进而影响了其遭遇雷电时的泻放电流的能力。

（四）接地部分存在的不足

在目前的设备中，接地装置存在的主要问题就是地网的腐蚀和降阻。大致表现在如下几个方面：调查显示，开挖的地线中绝大部分出现腐蚀现象，且近地区段的腐蚀最为严重；在进行地网安装使用导电混凝土或者是降阻剂的，使用不足一年就出现加速腐蚀问题，三年到五年内断开。

二、输电线路架设与运行中的防雷措施

架设输电线路的过程要考虑并确定所要采用的防雷措施与方式，应该比较全面系统地分析输电线路的重要程度以及经过地区的雷电活跃程度，还有当地的地理形貌、土质状况等问题。在架设时可以综合以往的输电线路的相关经验，从技术和经济的角度进行比较，最终确定比较合理防雷方案。经常用到的输电线路的防雷措施有如下几种：

（一）输电线路的架设路径要合理选择

大量的实际数据告诉我们，遭受到雷击的线路多是集中于某些特殊环境的路段，这些路段我们称之为易击区或者是雷击区。如果在架设线路的时候能够避开这些区域，都可以有效地减少雷击事件的发生，也是最根本的防雷措施。经总结，以下地段比较容易受到雷击灾害：

1.周围都是山坡丘陵等的比较潮湿的盆地，例如输电杆塔的附近有鱼塘、水库、沼泽、湖泊、灌木、森林等，再往外围有比较多的山丘。

2.土壤导电率变化较急的区域，这些区域大致包括地质短裂层，山地与水塘或者岩石与土壤的交界地段，雷电容易击落在土壤电阻率低的部位。

3.山谷峡口，例如在山区风口或者河谷峡谷等地。

（二）减小杆塔接地电阻的阻值

1.将避雷线同塔接地电阻配合

配合使用避雷线和塔底电阻，可以在遭受雷击时候大幅度地减小压降，进而保护设备。这种方式对110KV及其以上电压传输线路的杆塔是非常有效的保护措施之一。按照相关规定，配合避雷线使用的杆塔，其接地电阻的阻值同所在区域的土壤电阻率有对应关系。例如传输电压在35到60KV的杆塔，不需要使用避雷线，不过仍然需要对每根杆塔进行接地。因为在相遭受雷击接地后，其可以起到避雷线的作用，从一定意义上可以说能够阻止其他两相的雷击灾害。

2.接地装置的型式

在一些潮湿地区，其土壤电阻率在100Ωm以下，则根据相关规定，杆塔的接地电阻不符合，则可使用混凝土杆塔与铁塔自然接地的方式，不用另外设置人工接地的装置。特定地区，如变电站或者发电厂等仍要进行人工接地。在土壤电阻率处于100Ωm到300Ωm的地区，不仅要使用混凝土杆塔和铁塔自然接地，还要安装人工接地装置。而且接地体的掩埋深度在0.6m以上为宜。

对于土壤电阻率大于2000Ωm的区域，应该采用数根连续伸长接地体或者放射形接地体。连续伸长型接地体是沿着输电线路在地下铺设1根接地线，连接到下一杆塔的接地装置。放射型接地体适合采用参差交错的方式，且掩埋深度应在0.3m以上。接地体的某些性质，例如横截面积或断面形状等，不影响接地电阻的阻值大小。在选择合适的接地体规格材料时，考虑比较多的是其机械强度还有耐腐蚀程度，一般采用的是钢材制品。对于接地体，竖直铺设时多用钢管、角钢等；水平铺设时多用圆钢、扁钢等。在腐蚀性较强的区域铺设还要对接地装置进行镀锡、镀锌工作，并适当地增大横截面积。

3.降低杆塔接地电阻的方法

在杆塔接地周围区域使用降阻剂能够降低杆塔与周围介质的接触电阻，从而一定程度上降低接地电阻。降阻剂适用于小型接地网和小面积的接地，其作用显著。采用爆破接地技术也可以达到降低接地电阻的目的。爆破接地技术是通过爆破制裂然后用压力机把电阻率低的材料压入裂缝中，进而改善较大范围土壤导电率。在接地装置附近有导电性能良好的湖泊、沼泽等地况时宜采用多支外引式接地。使用过程中，要考虑装置自身的电阻影响，且长度应在100m之内。

（三）架设避雷线

1.避雷线的架设

避雷线的架设是对输电线路进行保护的最有效、最直接的措施之一。避雷线可以防止雷电直接接触输电线，同时可以减少流经杆塔的电流，降低杆塔的压降。避雷线对输电线的屏蔽可以降低输电线的感应电压。从科学的角度看，避雷线在越高电压的输电线上其保护作用越明显。故此，相关规定有：220KV的输电电路要全部假设避雷线。避雷线对边输电线的保护角在20度到30度之间，能提高对输电线的屏蔽效果，降低雷电直接击中输电线的概率。避雷线要在杆塔基处接地。超高压的输电线路中，工作中的电流会在两根避雷线组成的闭合回路里造成损耗。为此，可以将避雷线通过短距离缝隙同杆塔进行绝缘。

2.绝缘避雷线的使用

避雷线的悬挂方式有两种：一是直接悬挂，二是通过绝缘子跟杆塔连接。避雷线的绝缘可以减少输电线路中的一些电能损耗，不会影响避雷效果。

3.架设耦合地线

难以降低接地电阻的情况下，多才用架设耦合地线的措施。耦合地线能够增大避雷线与输电线之间的耦合度，进一步减小感应电压，同时也可能增大雷击杆塔时电流向其他杆塔的分流。实践证明，耦合地线能够明显减少雷击跳闸现象。

结论

输电线路防雷设计的目的是提高线路的防雷性能，降低线路的雷击跳闸率。在确定线路防雷的方式时，应综合考虑系统的运行方式，线路的电压等级和重要程度、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特点、土壤电阻率的高低等自然条件，参考当地原有线路的运行经验，根据技术经济比较的结果，采取科学合理的技术措施。

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