论输电线路雷击的分类防治

张 浩

亳州供电公司输电运检工区，安徽亳州，236800

输电线路遍布城乡，点多、线长、面广，雷击是威胁输电线路安全运行的较为严重的一种自然现象，是输电线路发生故障的主要原因，如何降低输电线路雷击故障是线路运维单位的主要任务。梳理、分析雷电形成的原因，可以制定有效的预控措施。

1 雷电的形成

雷雨季节的空中云层因带有大量的电荷，对大地产生静电感应，雷云下方90%以上为负电荷，此时，大地及附属物上感应出异性电荷，雷云与大地如同一个巨大的电容器。当云中电荷密集处的电场达到25～30 kV/cm时(即空气击穿强度)，其空气被电离成通道，形成由雷云对地先导放电，其放电现象成跳跃式进行，至地面附件时，使先导放电通道成为主放电通道，地面感应的巨大电荷沿主放电通道进入云端中和，便形成雷电[1]。

2 雷电的特点及易击点

雷电比较容易击中地面的突出物。输电线路高跨于野外，因此，架空输电线路越长、对地距离越大，遭受雷击概率越大。传统上雷电强度用雷暴日(在气象站内观察到闪电雷声的观察日称为雷暴日)来统计，与雷电次数无关。但雷暴日是按照一天内只要有一次雷暴来定义的，未表明在这一个雷暴日内雷电活动持续时间或雷击密度。所以，靠雷暴日来预测架空输电线路雷击频率不够科学，因此用年平均落雷密度能更精确地反映架空输电线路雷击频率[2]。运行发现，线路遭受雷击不是均匀分布的，而是有的杆塔和线段雷击概率高，有的杆塔和线段长期无雷击。这些易遭受雷击的杆塔和线段称为易击点和易击段。容易遭受雷击的地点有：土壤电阻率较小的地方，如地下有金属矿床的地区、河岸；具有土壤电阻率差异较大的交接地段。因此，运行单位需要梳理、完善易击点或是易击段线路台帐，做好这些地点输电线路的防雷措施。

3 雷电的分类和对架空输电线路的危害

雷电直接击中导线、避雷线、杆塔顶部的称为直击雷。雷击架空输电线路引起的绝缘闪络主要分为反击闪络和绕击闪络。

当雷电击中线路附件地面或建筑物时，导线上感应积聚的电荷会产生很高的感应电压，从而导致空气间隙击穿称为感应雷。感应雷闪络跳闸一般发生在35 kV以下线路。

3.1 反击的概念及应对措施

雷击塔顶或避雷线时，雷电流通过塔体和接地体，由于杆塔电阻和接地电阻的存在，使塔体电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果塔体升高的电位和相导线感应过电压合成的电位差超过线路绝缘闪络值，就会发生闪络，这种闪络称为反击闪络(简称反击)。反击一般表现为多相、多回闪络。

衡量反击雷电流临界值称为耐雷水平。送电线路的耐雷水平与绝缘子串的50%冲击放电电压、雷电流强度和杆塔的冲击接地电阻三个因素有关。一般来说，线路绝缘子串的50%冲击放电电压是固定的，雷电流强度与地理位置、气象条件有关。因此，对于装有避雷线的线路，降低接地电阻是提高输电线路耐雷水平的最有效措施之一。2012年，亳州供电公司对18条220 kV输电线路杆塔接地电阻进行测量，共测量杆塔1 650基，锈蚀开挖检查200基，其中发现不合格35基，针对接地电阻不合格的杆塔进行改造，从而有效管控了线路反击事故。

另外，架设避雷线是防雷保护最基本的措施之一。避雷线的防护作用是：①拦截雷电直击导线；②避雷线的分流作用，避雷线根数越多，分流作用越大，耐雷水平越高；③避雷线与导线之间的电磁耦合作用，降低了线路绝缘两端的电位差，提高了耐雷水平。有避雷线的线路还应防止雷击档距中央时反击导线。按照设计要求，15℃无风时，档距中央导线与避雷线间的距离宜满足式(1)的要求。

S=0.012L+1

(1)

式中，S为导线与避雷线间的距离，单位是m;L为档距长度，单位是m。

同时，杆塔上两根避雷线间距离不应超过导线与避雷线间垂直距离的5倍。

3.2 绕击的概念及应对措施

当雷电绕过架空避雷线而直接击中某相导线时称为绕击。由于绝缘子串是杆塔耐雷水平最低的部件，所以很小的雷电流就会引发沿绝缘子串闪络的接地跳闸。因此，运行线路上多数雷击跳闸均由绕击引起(220 kV及以上线路，绕击跳闸达到90%以上)。雷击相导线频率与雷击线路频率之比称为绕击率。绕击一般表现为单相闪络。

一般情况下，避雷线保护角(在杆塔和横担的铅垂面内，避雷线与外侧导线连线和避雷线对地垂线之间的夹角α称为保护角)越大，绕击率越大；杆塔越高，绕击率越大。单避雷线保护角一般不大于30°，双避雷线可为20°及以下，500 kV一般不大于15°，地线保护角减少对线路遭受雷击的概率减少10倍左右。

增加绝缘子片数或减小地线保护角对降低绕击跳闸最有效。减少保护角可以采取杆塔升高改造，或是易击段设计时适当减少保护角，对于高等级线路采用零保护角或负保护角设计。

在多雷区和易击点、大跨越杆塔上安装线路型金属氧化物避雷器，避雷器与相导线绝缘子串并联，可以防护线路绝缘雷击(包括反击和绕击)闪络。2011年，亳州供电公司在220 kV蒙丁2747/2748线路加装了10套输电线路防绕击避雷针和9套线路型避雷器。

运维单位应加大输电线路雷害治理力度，开展差异化防雷改造，进一步提高输电线路防雷技术。

参考文献：

[1]应伟国.架空线路状态运行检修技术问答[M]. 北京：中国电力出版社，2010：167-185

[2]王清葵.送电线路运行和检修[M].北京：中国电力出版社，2008：89-92