浅议输电线路防雷保护

冯学兴　步会庆　冯超　郭亮

摘 要：输电线路布较广，纵横交错，穿山越岭，遇到的地理条件和气象条件各不相同，有些处于地形气象条件复杂的山区，容易遭受雷击，线路运行的总跳闸次数中，由雷击引起的跳闸占40%～60%。因此做好输电线路防雷措施是保证电力系统供电可靠性的重要环节。

关键词：输电线路 雷击 防雷措施

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（c）-0122-01

1 输电线路雷害现状

笔者所在公司输电线路基本情况：截止2012年12月底，在运行35 kV及以上电压等级架空线路共计47回，长度404.678 km，其中110 kV线路16回长度182.634 km，35 kV线31回长度222.134 km。

近几年雷击情况；2012年造成输电线路跳闸原因依次是：外力破坏3次，占故障总数23%：雷击9次，占故障总数69.2%：2011年雷击故障7次，2012年雷击故障9次，同比增加2次，增加28.5%：雷击故障是线路跳闸主要原因，2012年雷击断线2次，雷击重合不成功4次，雷击重合成功5次。2012年线路跳闸大部分是雷击造成的：其他原因1次，占故障总数7.8%。从线路故障统计情况看，输电线路雷击是造成跳闸的主要原因，线路防雷工作成为线路运行重要工作。

2 雷击形式、雷击跳闸条件及雷区划分

（1）雷击线路的形式：線路遭受雷击的形式分直击雷和感应雷两种。直击雷是带电的雷云接近线路时，雷电流沿空中通道注入雷击点在避雷线、杆塔顶端或导线，以波的形式前进引起直击雷过电压。感应雷是雷击于线路附近地面时对导线产生静电感应，在导线上积累大量束缚正电荷，当雷击大地后，导线上束缚电荷变成自由电荷在导线流动。由于放电速度快，所以导线中电流很大。实测证明，感应雷过电压幅值可达300～400 kV足以使60～80 cm空气间隙击穿，可使3个X-4.5型悬式绝缘子串闪络。

（2）路雷击跳闸的条件有两个：一是雷电流必须超过线路的耐雷水平，引起线路绝缘子串发生冲击闪络，由于雷电流作用时间只有几十微秒，断路器来不及动作也不会引起跳闸；二是冲击闪络后，沿闪络通道通过的工频短路电流，形成电弧稳定燃烧，这个时间若超过保护动作时间，将形成断路器的跳闸。

（3）雷电易击点和多雷区的划分：因输电线路雷击跳闸具有明显的季节性特点，春夏较多，秋冬较少。雷电易击点和多雷区：半山区、丘陵区、大跨越杆塔、土壤电阻率有突变的地方、突出的山顶和山坡的向阳坡。

3 防雷设计目的

输电线路防雷设计的目的，是提高线路的耐雷性能，降低雷击跳闸率。输电线路雷害事故主要是雷击杆塔或避雷线造成的反击事故，感应雷过电压对线路构成的危害较小，在一些特殊地段还易发生绕击事故，结合输电线路雷电活动规律、地理条件、气象条件采取针对性的防雷措施，综合技术、经济等方面考虑，线路防雷可从四个方面进行：可采用避雷线避雷针，有条件的可将架空线路改为地下电缆；杆塔和避雷针受雷击后不能使绝缘子发生闪络、击穿，为此应改善避雷线及接地引下线接地，应采用加强线路绝缘，如采用复合绝缘子；绝缘子受到冲击，发生闪络也不能转变为两相短路故障，不能导致线路跳闸，系统可采用中性点非直接接地方式；可采用主动重合闸，现条件大多采用双回线路环网供电，备自投装置。

4 目前广泛采用的输电线路防雷保护方式有以下几点

（1）加装避雷线和降低杆塔接地电阻。（2）采用中性点经消弧线圈接地，在雷电活动较强丘陵地区，为了减小雷击引起多相事故，也可考虑系统采用中性点经消弧线圈接地。（3）加强线路绝缘，加强线路绝缘可直接降低建弧率，对降低跳闸率是有利的，对于新建线路要追加基建投资，已建成线路受到线路杆塔结构限制不能改动，因此在满足线路正常运行和过电压要求前提下，只能在有限范围内加强绝缘。（4）变电站进线段保护。一般将变电站进口2 km长一段线路称为进线段，进行进线段装设避雷线，保护角不超20°，减小进线段发生绕击机会。（5）线路互相交叉跨越时的保护措施：输电线路相互交叉跨越时，为保证雷击交叉档不导致交叉点发生闪络，交叉线路导线间垂直距离应符合设计要求。同杆架设线路，采用异相序、反相序送电的方式，减少输电线路受雷击的几率。（6）大挡距和特除杆塔保护：高杆塔由于本身高，易遭受雷击，且自身电感大，雷击放电时塔顶电位较高，易使绝缘闪络。所以避雷线保护角不应大于20°，接地电阻（电阻率2000欧米以上）不宜超过20欧，对大跨越段，应增加装设避雷线。（7）装设线路自动重合闸装置：线路绝缘子在雷击闪络后，一般都能在线路跳闸后自动恢复绝缘性能（复合绝缘子恢复性能最好），自动重合闸成功率可达75%～95%，在中性点直接接地电网中，多年运行经验：绝大多数雷害是单相闪络，采用自动重合闸，可以减小断路器检修工作量，并提高供电可靠性。

5 实际应用中应注意的问题

输电线路接地装置主要是泄导雷电流，降低塔顶电位，保护线路绝缘不致于击穿闪络。接地装置包括接地体和引下线两部分，它应该是一个自上而下的系统，包括避雷线、连接金具、杆塔、接地体。在实际工作中我们往往只注重接地体接地电阻的大小，而忽略了各连接点的接触电阻，笔者所在单位部分线路架设年份久远，避雷线及连接金具修饰严重，导致连接点接触电阻增大，线路一旦遭受雷击，雷电流不能快速的导入大地，造成线路跳闸断线。对于易遭受雷击地段的线路我们要及时更换锈蚀的避雷线和金具，改进连接方式确保通道畅通。

在查看雷击现场时应注意区分雷击故障是由于什么类型的雷击。要根据具体情况和运行经验去分析，防止原因不明错误的去采取防范措施比如线路遭受雷击由绕击引起，却错误的降低接地电阻，浪费了人力物力，效果却不理想。

总而言之，输电线路防雷工作是一项系统工程，需要多部门配合共同完成。线路运行管理部门要做好线路防雷第一手资料的收集整理，设计部门要根据具体情况制定切实可行的防雷措施，相关职能部门要做好协调工作，加大资金和科技投入，多部门联动共同做好输电线路防雷工作，确保线路安全运行。