高压架空输电线路防雷措施与应用

高压架空输电线路防雷措施与应用

任杰刘昊王泽宇

（国网天津市电力公司东丽供电分公司300000）

摘要：作为一种大自然现象，雷电虽然可预测，但是目前为止还不能够为人类所控制，也不可能存在能够绝对防雷的设施，要科学有效的解决高压架空输电线路的防雷击问题，只有从当地实际情况出发，制定有针对性的防雷措施，认真仔细调查之后科学的进行防雷设计，才能够有效的减少雷击后的跳闸现象。当前我国高压架空输电线路的防雷击技术还存在着一些问题，对于如何有效的减少雷电事故的发生还需要进行深入的探索研究，在实践中总结经验，不断的对高压架空防雷设计进行改进，让输电线路的防雷技术日益完善。

关键词：高压；架空输电线路；防雷措施

引言

高压架空输电线路周围的环境、地形非常复杂，如，高山、丘陵、旷野、林区等，尤其是线路较长且空旷区域内的架空输电线路，遭受雷击的机率比较大，不仅造成大量的线路破坏，对供电的安全性、稳定性产生极大的影响。因此，在进行输电线路的雷电故障分析时，必须重视技术性的研究，解决输电线路防雷保护中出现的问题，优化输电线路防雷保护设计，尤其是要注意线路避雷线架设及接地电阻设计，对于线路中特殊的地段设置特殊的线路保护，并且根据地线架设的方式及接地电阻进行科学合理的改进，使输电线路的防雷能力得以提高。

一、高压架空输电线路遭雷击的主要原因

（1）地形比较复杂、风口以及山谷等地是雷击的主要发生场所。这些比较特殊的环境大幅度增加了雷击频率，在每个雷电日雷云和地面之间的雷击概率可以达到每平方公里0.015次。

（2）一般在绝缘能力不强的耐张杆上容易发生雷击，虽然目前的技术水平使直线杆塔上的绝缘配置有所提高，却没有把耐张杆的绝缘配置予以提高，进而导致耐张杆要承受比从前更大的负荷，使耐张杆的绝缘薄弱点产生。

（3）雷击经常出现在高山上或者是土壤电阻率比较高的地方。当接地电阻长时间深埋地下会被腐蚀，使导体的绝缘面积有效减少，分散雷电流的能力就会有所下降，严重时会导致地面断裂。质量不合格的接地电阻还容易引发绝缘闪络，接地电阻的变化和雷击跳闸的次数是成正比的。

（4）雷击也经常发生在避雷线保护角的大杆塔上，避雷线的保护范围一般是指以避雷线和外侧导线连线与垂直线之间的夹角就是保护角，它的主要功能是避免输电线不被雷电击中，保护角的大小和保护能力是成反比的。但是在实际运用中，它的保护作用被逐渐弱化，不仅没有很好的保护绝缘子串，还可能导致雷电对输电线的绕击状况发生。

二、高压架空输电线路防雷措施与应用

1、架设地线

架设地线是高压架空输电线路最常用的，能最大限度的防止雷击导线，有效分流雷击塔顶时雷电流使塔顶电位降低，有效降低塔头绝缘子串和空气间隙上的电压。雷击跳闸率与地线的架设根数、架设距离及地线与导线的保护角关系较大。

关于地线的架设根数，根据相关规范和国内外的运行经验，各级电压的输电线路应采用的保护方式：其中500KV输电线路宜沿全线架设地线，在年平均雷暴日数不超过15或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可不架设地线。无地线的输电线路，宜在变电所或发电厂的进线段架设1-2km地线。220-500kV输电线路应沿全线架设地线，年平均雷暴日数不超过15的地区或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可架设单地线，山区宜架设双地线。500-750kV输电线路应沿全线架设双地线。关于架设距离：规定杆塔上两根地线之间的距离，不应超过地线与导线间垂直距离的5倍。根据运行经验对于多雷区和山区的送电线路，减少地线与导线的保护角，可以非常有效的降低雷击跳闸率。而运行经验表明，高杆塔输电线路雷击跳闸主要是绕击雷引起的，而小的保护角对绕击雷有很好的防范作用。

2、使用不平衡绝缘手段

在目前所建的高压架空或超高压架空输电线路中，使用双回路线路的情况越来越多，对于这类同杆输电线路来说，普通的防雷技术措施已经无法满足其防雷需求，这种情况下完没可以使用不平衡绝缘手段，这种方法能够让双回路线路在遭受雷击后引起的跳闸现象明显减少，实现输电线路的稳定持续供电。该方法的使用原则是让双回路线路中的绝缘子串片数各不相同，这样一来在遭受雷击后，串片数较少的回路优先闪络，闪络之后导线可以看作地线，从侧面提高了另一回路导线的耦合作用，让另一回路的抗雷率得到明显提高，可以保证始终有一个回路在进行供电。

3、降低杆塔的接地电阻

对于一般高度的杆塔，降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平降低雷击跳闸率的既经济又有效的措施之一。因为雷电的电流强度具有以下特点：电流幅值小的雷电流出现的几率大，而大幅值的雷电出现的几率比较小，所以输电线路杆塔的接地电阻的作用会更加明显。

4、高杆塔加强绝缘

有些输电线路的路段特殊，需要使很高的杆塔，这也代表着杆塔的着雷机会有所增加。对于很高的杆塔可以选择增加绝缘子串的片数或者是增加塔头之间的距离等方式来提升防雷能力。由于高杆塔会导致输电线绕击率的增加，所以规定全长大于40米且装有避雷线的杆塔，塔高每增加10米，绝缘子串的片数就加一，全长超过100米的杆塔，应该根据运行经验再经过准确的计算确定片数。

5、加装避雷器

线路上装避雷器后，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杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。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。因此，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。

以往输电线路防雷主要采用降低塔体接地电阻的方法，在平原地带相对较容易，对于山区杆塔，则往往在4个塔角部位采用较长的辐射地线或打深井加降阻剂，以增加地线与土壤的接触面积，降低电阻率，在工频状态下接地电阻会有所下降.但遭受雷击时，因接地线过长会有较大的附加电感值，雷电过电压的暂态分量L•dl/dt会加在塔体电位上，使塔顶电位大大提高，更容易造成塔体与绝缘子串的闪络，反而使线路的耐雷水平下降。因线路避雷器具有钳电位作用，对接地电阻要求不严，对山区线路防雷比较容易实现。加装线路避雷器对防雷效果是十分明显的，根据山区杆塔逐年增多的实际情况采用加装避雷器对山区防雷的方法是十分必要的。

三、结语

电力作为一个大的系统从生产到使用由发电、输电、变电以及配电等环节组成，而输电是其中的必不可少的重要组成部分。而目前输电的方式只有两种，一种是电缆，另一种是架空线，目前全世界范围内主要采用的是架空，尤其是远距离的、高电压更是如此，因此高压架空输电线路的安全稳定，决定着整个电力系统的安全、稳定、可靠的运行。

参考文献：

[1]陈波.论述架空输电线路防雷击措施[J].中国新技术新产品，2011（03）.

[2]梁荣振.高压输电线路的防雷保护及其绝缘配合探讨[J].机电信息，2011（09）.

[3]邓益民.关于架空输电线路有效防雷措施的探讨[J].山东工业技术，2015（03）.

[4]闫小红.高压架空输电线路防雷技术探讨[J].电子制作，2013（11）.