输电线路雷害原因分析与预防措施

张鹏

【摘 要】随着科技发展，生产和生活用电量越来越大，电已经成为最重要的资源之一，如何保证电力的供应对于国民经济发展和人民生活水平的提高都有非常重要的意义。在电力输送过程中，如何防雷显得十分重要，防雷技术的研究已经取得了很大的发展，线路防雷的保护措施也越来越多。在实际中，输电线路的防雷保护是一个系统工程，需要因地制宜，根据不同区域的地形地貌特点和气候特点，采取合理有效的防雷措施。

【关键词】输电线路；雷害；防雷；预防措施

1.雷击给输电线路带来的危害性

我国国土幅员辽阔，地势复杂，高压输电线路分布广泛，各种无法预料的情况都有可能发生，遭受雷击事故也是无法完全避免的，当输电线路遭受雷击后很容易导致输电线路的绝缘子串发生闪络或线路断线，尤其是在交通不便的山区，一旦线路短路给工作人员的巡视工作带来很大压力，查找故障变得异常困难，每次事故巡视，不仅浪费财力、物力，而且加大了工作人员的劳动强度。近几年，雷击所引起的线路故障日益增多，这给线路的安全运行造成了严重的威肋。

2.雷害原因分析

输电线路雷击闪电是由雷云放电造成的过电压通过线路杆塔建立放电通道，导致线路绝缘击穿，这种过电压也称为大气过电压，可分为直击雷过电压和感应雷过电压。雷击主要是通过建立一个放电泄流通道，从而使大地感应电荷中和雷云中的异种电荷，因此雷击和接地装置的完好性有直接的关系。

输电线路基本受到直击雷电的影响，直击雷又分为反击和绕击，都严重危害线路安全运行。在制定防雷措施之前，应该对该地的主要雷击类型进行系统的把握，只有这样才能具体问题具体分析，使得制定的防雷举措合理有效。

同时反击雷也是一种常见的现象，它主要与绝缘强度和杆塔接地电阻有关，一般发生在绝缘弱相，无固定闪络相别，所以对于反击雷过电压应采取降低杆塔接地电阻，加强绝缘，提高耐雷水平。绕击雷过电压是雷电绕过避雷线直接击中导线而出现的雷过电压，主要与雷电流幅值，线路防雷保护方式，杆塔高度，特殊地形有关，主要发生在两边相。目前对绕击雷过电压采取的主要措施是减少避雷线保护角，安装避雷器等。

经过电力工作者多年工作经验的积累和相关数据的研究，基本可以确定不同地形的雷击发生概率不同，而且雷击的具体种类也相应的有所差异，比如山区线路由于地形因素的影响和有效高度的增加，绕击率较高；平原，丘陵地区的线路则以反击为主。所以针对不同的地形也应该采取区别的防雷措施。

雷击现象的发生概率和发生类型是由多种原因导致形成的，只有进行实地的考察和具体数据的分析，才能基本的进行雷击类型和概率的确定，因此工作人员需要进行必要的实地考察。

3.输电线路防雷措施的原则

架空输电线路雷害事故的形成通常要经历这样四个阶段：输电线路受到雷电过电压的作用：输电线路发生闪络；输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压；线路跳闸，供电中断。针对雷害事故形成的四个阶段，现代输电线路在采取防雷保护措施时，要做到“ 四道防线”，即：

（1）防直击：就是使输电线路不受直击雷。

（2）防闪络：就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络。

（3）防建弧：就是使输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电弧。

（4）防停电：就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。

4.降低雷击跳闸率的技术预防措施

4.1架设避雷线

架设避雷线是输电线路防雷保护最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时起着分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位，减小线路绝缘子的电压和降低导线上的感应过电压。

一般来说，线路电压愈高，采用避雷线的效果愈好，且避雷线在线路造价中所占的比重也愈低。标准规定，220kV及以上电压等级的输电线路应全线架设避雷线，110kV线路一般也应全线架设避雷线，35kV线路不宜全线架设避雷线，一般在变电所的进线段架设1～2km的避雷线，同时按照要求做好杆塔的接地。

为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率，避雷线对边导线的保护角尽量做得小一些，一般采用20°～30°。

4.2降低杆塔接地电阻

线路杆塔接地装置是输电线路的必要组成部分，对其进行安装是旨在确保雷电流顺利导入大地，从而使电力设备达到绝缘的效果，有效降低由雷击造成的线路跳闸现象，避免跨步电压造成的人员伤亡。线路杆塔接地应该首先调查杆塔所处区域的土壤电阻率，对土壤电阻率较低地区的自然接地电阻进行充分利用，如若杆塔所处区域土壤电阻率过高，无法有效降低线路杆塔的接地电阻值时，则应该通过使用降阻剂、增加地网辐射线、安装放射性接地体、延伸接地体或增大地网型号等多种方法来对接地电阻值进行有效处理，对杆塔与地网两点联结改成四点联结增加雷电流导入大地通道，使其满足输电线路正常运行的相关要求。

4.3增加杆塔绝缘

由于输电线路个别地段采用高杆塔这就增加了杆塔落雷的机会。高塔落雷时塔顶电位高，感应过电压大，而且受绕击的概率也较大。为提高线路绝缘，降低线路跳闸率，对丘陵高杆塔、大跨越及雷击频繁的杆塔我们常采用增加绝缘子片数或更换成防污瓷瓶（或更换成合成绝缘子）的方法以增加绝缘来提高耐雷水平。对检测出的零值、破损、雷击绝缘子及时更换。以确保其绝缘水平。用增加绝缘子片数或更换为大爬距的合成绝缘子的方法来提高线路绝缘，对防止雷击塔顶反击过电压效果较好，但对于防止绕击则效果较差，且增加绝缘子片数受杆塔头部绝缘间隙及导线对地安全距离的限制，因此线路绝缘的增强也是有限的。

4.4加装线路避雷器

加装线路避雷器以后，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邻杆塔，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。大部分的雷电流从避雷器流入导线，传入到相邻杆塔。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箝电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。

4.5装设自动重合闸

在一定的运行条件下，线路雷击跳闸是不可避免的，但应限制在一定范围内。由于线路绝缘具有自恢复性能，大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除。因此，安装自动重合闸装置对于降低线路的雷击事故率具有较好的效果。重合闸装置是作为线路防雷的一项重要措施，提高重合闸装置动作的可靠性，可有效地保证雷击跳闸后的供电可靠性。

4.6架设耦合地线

在导线下方架设耦合地线的分流和耦合作用，使线路耐雷水平提高。耦合地线的作用主要有两个： 一是增大避雷线与导线之间的耦合系数，从而养活绝缘子串两端电压的反击和感应电压的分量；二是增大雷击塔顶时向相邻杆塔分流的雷电流。对于110KV输电线路，不仅减少反击跳闸次数，也减少了一相导线绕击后再对另一相造成反击跳闸的机率。安装耦合地线一般适用于丘陵或山区跨越（下转第112页）（上接第49页）档，可以对导线起到有效的屏蔽保护作用，用等击距原理也就是降低了导线的暴露弧段。但对于老旧线路，因其受杆塔强度、对地安全距离、交叉跨越及线路下方的交通运输等因素的影响，因此架设耦合地线对于旧线路不易实施。主要用于新建线路通过雷电活动强烈区时和其他防雷措施共同采用。

5.结语

总之，只要我们在平时的工作中，重视输电线路的雷电检测和预防，加大对输电线路防雷的投入，加强输电线路的运行维护，提高输电线路防雷的科技含量，输电线路的防雷是可以得到控制的，降低其雷击跳闸率也是可以实现的。