输电线路防雷技术分析

输电线路防雷技术分析

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（1.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西太原030001；2.国网山西省电力公司客户服务中心山西太原030008；3.国网太原供电公司山西太原030010）

摘要：由于雷电现象的复杂性和雷电活动的分散性，雷击几率受制约因数的多样性，它的危害不可能完全消失和避免。防雷工作是一项长期艰巨的任务，要系统考虑防雷工作。只有不断努力探索和尝试，使危害程度降到最低限度，才能有效地减少线路跳闸率，提高线路运行的可靠性。

关键词：输电线路；防雷技术；应用；避雷

1输电线路防雷概述

架空输电线路是电力工业发展以来所采用的主要输电方式。通常所称的输电线路就是指架空输电线路。通过架空线路将不同地区的发电站、变电站、负荷点连接起来，输送或交换电能，构成各种电压等级的电力网络或配电网。线路长度有时达数百公里或更多，所以引起输电线路故障跳闸的原因有很多，其中因雷击引起的跳闸次数位居所有跳闸原因之首。因此，如何切实有效地制定及改善架空输电线路的防雷措施，从而降低线路雷击跳闸率，是保证电力系统安全稳定运行的必要条件。

输电线路感应雷过电压最大可达到400kV左右，它对35kV及以下线路绝缘威胁很大，但对于110kV及以上线路绝缘威胁很小，110kV及以上输电线路雷击故障多由直击雷引起，并且同接地装置的完好性有直接的关系。直击雷又分为反击和绕击，都严重危害线路安全运行。在采取各种防雷措施之前，应该对雷击性质进行有效分析，准确分析每次线路故障的闪络类型，采用针对性强的防雷措施，才能达到很好的防雷效果。

2架空线路雷击跳闸分析

2.1雷电直击、绕击、反击

⑴直击（雷直击铁塔顶部、雷直击避雷线中央）和反击（过高的接地电阻，造成塔顶电位大幅度上升）现象大体相同，其耐雷水平在规程中也是做统一规定，由于篇幅有限，在这我们把它们列入一起进行阐述，而绕击现象与直击和反击不同，它也是引起高压送电线路跳闸的主要原因，也是我们今后防雷工作的重点。

⑵雷电绕击导线引起绝缘闪络对应的雷电流幅值较小，如500kV线路绕击耐雷水平为22kA～24kA。理论分析和国内外实践经验表明超高压线路尤其是山区线路存在明显的绕击现象。雷电绕击故障一般有下列特征：

a.雷电绕击一般只引起单相故障；

b.导线上非线夹部位有烧融痕迹（有斑点或结瘤现象或导线雷击断股）的，一般是雷电绕击引起；

c.水平排列的中相或上三角排列的上相导线一般不可能雷电绕击跳闸

d.水平或上三角排列的边相或鼓形排列的中相有可能雷电绕击；

e.雷电绕击电流与导线保护角和塔高度有关，当雷电流幅值较大时，绕击的可能性较小。

⑶对于雷电反击故障，降低接地电阻、加强线路绝缘、加装耦合地线、安装线路避雷器比较有效，对于雷电绕击故障，减小避雷线保护角、安装线路避雷器、加装耦合地线比较有效。对于双回路或多回线路，差绝缘配置有一定效果。

3防雷电保护措施

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、土壤电阻率等自然条件，并参考当地原有线路的运行经验，经过技术经济比较，采取合理的保护措施。除架设避雷线措施之外，还应注意做好以下几项措施：

3.1降低杆塔的接地电阻

降低杆塔接地电阻是最直接、最有效的防雷措施之一。接地电阻阻值的高低是影响杆（塔）顶电位高低的关键性因素。杆塔接地电阻如果过大，雷击时易使杆（塔）顶电位升高，对线路产生反击。若接地电阻满足要求，则雷电波侵入时，绝大多数雷电流将沿着杆塔导人大地，不致破坏线路绝缘，从而保证线路的安全运行。

3.2减小外边相避雷线的保护角或者采用负角保护

在以往进行防雷设计时，只要求遵照规程规定满足杆塔避雷线保护角的要求就行了，忽略了山坡对防雷保护角的影响，则造成了杆塔防雷保护角不能满足防雷设计的实际要求，增加了线路闪络次数，影响了电网安全运行。针对山区运行线路容易受绕击的情况，建议采用有效屏蔽角公式计算校验杆塔有效保护角，以便设计时针对保护角偏大情况采取相应措施减少雷电绕击概率。

3.3加强绝缘和采用不平衡绝缘方式

在雷电活动强烈地段、大跨越高杆塔及进线段，应增加绝缘子片数。因为这些地方落雷机会较多，塔顶电位高，感应过电压大，受绕击的概率也较大，通过适当增加绝缘子片数，增大导线和避雷线间的距离，达到加强绝缘的目的。规程规定：全高超过40m的有地线杆塔，每增高10m应增加一片绝缘子。随着同杆塔架设双回线路的不断出现，当普通的防雷措施不能满足要求时，采用不平衡绝缘方式可避免双回线路在遭受雷击时同时跳闸。其原理是两回路的绝缘子片数不同，遇到雷击情况时，绝缘子片数少的一回路先闪络，闪络后的导线相当于避雷线，增加了对另一回路导线的耦合作用，提高了另一回路的耐雷水平，使之不发生闪络，保持连续供电。

3.4安装架空地线避雷针

通过在架空地线上合理装设防绕击避雷针，有效地增强其屏蔽性能和引雷作用，将可能遭受的绕击转化为反击加以控制，大幅度降低雷击故障跳闸率。研究表明，在架空地线上合理装设防绕击避雷针，可有效地增强其屏蔽性能和引雷作用，将可能遭受的绕击控制转化为反击，大幅度降低雷击故障跳闸率。

采取措施：我们在架空输电线路雷电频繁发生的区域分段加装了架空地线防绕击避雷针。

3.5安装线路型避雷器

线路避雷器防雷的基本原理：加装避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流从避雷线传入相临其它杆塔，一部分经本塔体入地，当雷电流超过一定数值后，避雷器动作加入分流。大部分雷电流从避雷器流入导线，传播到相临其它杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流，这种分流的耦合作用将使导线电位提高，使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络，线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。当输电线路采取降低杆塔接地电阻、架设避雷线、提高线路绝缘水平等各种综合防雷措施后，还仍不能减少雷击对输电线路安全运行的影响时，采用线路型避雷器能提高线路杆塔的耐雷水平，能有效地解决绕击雷对线路造成影响及高土壤电阻率的线路杆塔防雷问题。

3.6加强雷电监测

雷击闪络中单相闪络机会最多，闪络地点也是一基杆塔比较多见，但有时也有连续几基同时闪络，或相隔几基闪络的。所以，故障巡查时，不能只查到一个故障点就结束故障巡视，而应把全区段查完。对110kV及以上输电线路可以应用雷电定位系统，雷电定位系统是一种全自动实时雷电监测系统。当线路发生雷击跳闸时，雷电定位系统能准确定位雷击杆塔，帮助巡线人员及时查找故障点，大大节省巡线人员的故障巡视时间，使线路及时恢复供电，确保线路的供电可靠性。同时，通过对雷电定位系统的统计分析，能及时掌握雷电活动的规律、特性和有关数据，为做好防雷工作提供保证。

参考文献

[1]左来明，张凌云.高压输电线路综合防雷技术研究[J].东北电力技术，2007.

[2]杨远.输电线路防雷击跳闸措施的研究.贵州省电机工程学会2007年优秀论文集，2008.