浅谈输电线路雷害事故及防雷措施

高路

【摘 要】本文初步分析了高压输电线路遭受雷击可能存在的隐患，并就如何降低雷害事故发生进行了分析，提出了防雷保护措施。

【关键词】输电线路；雷击；跳闸；避雷器

引言

输电线路绵延数十至数百公里，地处旷野，穿越平原、丘陵、大山区或跨越河流，杆塔大多处于高出地面十几米乃至几十米的制高点，暴露在旷野或高山中，所以易遭受雷击。在乌鲁木齐地区，雷击线路造成的跳闸事故在电网事故中占有比例极小，但随着输电线路增多，气候、城市建设等自然及社会因素的变化，雷击跳闸对安全运行的影响日益突出，雷击也随之成为影响乌鲁木齐电网安全运行的重要隐患。因此，必须采取有效的防雷保护措施，从而减少输电线路的雷害事故，提高电力系统运行的可靠性。要防雷，首先就要分析研究雷害的成因及对线路造成危害的过程，才能有的放矢，对症下药，切实保障电网免受或者降低雷击影响。

1.雷击线路成因

由于输电线路杆塔处在高出地面的尖端，据雷电形成的过程，我们知道输电杆塔先于雷云形成主放电通道，大量的异号电荷在极短时间内中和，产生数百千安的电流（等效阻抗如图示），雷电流流过杆塔入地，引起塔顶电位Utp升高，而Utp=雷电流对杆塔电感产生的电位升高值+雷电流对杆塔冲击接地电阻产生的电位升高值，如果塔顶电位与导线上的感应电位的差值，再考虑线路工频电压幅值的影响后，其值超过绝缘子的50%冲击闪络电压时，就会造成绝缘子串闪络放电，从而造成雷击跳闸事故。

2.高压输电线路遭受雷击可能存在的隐患

1）绝缘子的使用

输电线路上使用的绝缘子材质主要是陶瓷、合成橡胶、钢化玻璃。在架空线路当中，绝缘子的作用主要是防止电流回地、支撑输电导线的，这是绝缘子必须满足的两个条件，并且不能够因为电负荷条件或者是环境的变化来影响到各种机电应力，否则就会让绝缘子失去作用，这对整条输电线路的运行以及使用寿命都会产生影响。在线路运行的时候，悬式瓷绝缘子就会有零值绝缘子出现，在过电压当中，这串绝缘子就成为了薄弱之处，也容易存在闪络击穿的现象发生；在受到雷电过电压情况之后，钢化玻璃绝缘子就会有掉串或者是裸串的

现象出现；在运行过程中使用合成绝缘子，可能会受到机械的作用，从而出现掉串现象，另外，也容易出现留下绝缘老化的安全隐患。因此，在研究分析电力系统如何安全运行的过程当中，绝缘子是否合理使用就成为关键。

2）杆塔存在的隐患

在架空输电线路中，杆塔主要是用于输电线路的支撑。一般来说，架空输电线路杆塔大部分是由钢筋混凝土或者是钢材制成的。由于长时间运行之后，钢筋混凝土杆塔也可能出现裂缝，一旦受到雷电袭击，闪电在瞬间通过了杆塔之内，会使杆塔内部的钢筋瞬间产生高温过热现象，从而导致水泥杆出现爆裂或者是在雷电通过拉线之时，也会出现机械强度降低、拉线发热的现象，这样也会出现倒杆等事故。

3）避雷线防雷存在的局限性

避雷线也可以称之为架空地线，主要是在线路的防雷当中使用。当输电线路受到雷击时，在导线上面就会有强大的过电压产生，而避雷线就能够将导线遮蔽，尽可能地承担雷电，并且通过杆塔的金属部分将大部分的电流通过杆塔传入大地。另外，避雷线防雷效果的优劣与保护角有着直接的关系。为了避免线路受到雷电的直接攻击，在高压输电线路上都会有避雷线架设。但是对于导线的防护，避雷线并非百分之百有效，因为除了直击雷以外，我们还要考虑如何避免雷电绕击导线的可能性出现。

4）接地装置的问题

接地装置主要指的是接地电极与埋设在低下的接地网连接在一起的设备。在接地装置中主要存在两种问题：其一，由于地网的腐蚀，最主要的是因为电化学的腐蚀，这是和杆塔土壤的具体结构相互联系的；其二，接地体施工质量也会有影响，接地装置电阻也会受到接地线敷设长度、埋深等方面影响。

3.常用的高压输电线路防雷措施

雷电现象是大自然中不可避免的灾害，如何减少雷电对高压输电线路的危害，就成为我们研究的关键之处。一般来说，在防雷措施的研究上，我们都需要遵循：线路重要性、线路路经区域雷电活动的强弱等方面条件。此外，对于当地以前线路运行经验的借鉴，各个方面的比较，也是保护措施确定的有效方式。

1）采用消弧线圈接地方式

在雷电活动强烈时，接地电阻又难于降低的地区，110kV 及以下电压等级的电网可考虑采用系统中性点不接地或经消弧线圈接地方式。这样可使大多数雷击单相闪络接地故障被消弧线圈消除，不至于发展成为持续工频电弧。而当雷击引起二相或者三相闪络故障时，第一相闪络并不会造成跳闸，先闪络的导线相当于一根避雷线，增加了分流和对未闪络相的耦合作用，使未闪络相绝缘上的电压下降，从而提高了线路的耐雷水平。我国的消弧线圈接地方式运行效果良好，雷击跳闸率大约可降低1/3左右。

2）避雷线的架设

在输电线路的防雷保护中，避雷线架设是最有效也是最基本的措施。避雷线主要是防止雷电直接击打到导线，并且也拥有其他方面作用：其一，分流，主要是为了将流经杆塔的雷电流减小，从而将塔顶的电位降低；其二，通过耦合作用，也会使得线路绝缘子的电压有所降低；其三，对于导线也起到了屏蔽作用，对于导线上过电压的感应也有所降低。一般来说，线路电压越高，避雷线使用的效果也会更优，并且在输电线路的造价当中，避雷线所花费的比重也不高。另外，在高压输电线路当中一般都会选择双避雷线假设的方式。

3）杆塔接地电阻降低

降低接地电阻是高压输电线路防雷的另一个有效的防范措施。随着杆塔接地电阻的增加，高压输电线路的耐雷就会随之降低，随着电压等级的升高，杆塔接地电阻作用降低也就越来的明显。因此，连接杆塔的牢固以及在良好的底线接触保护中就能够让雷击产生的电流通过接地装置顺利地流入大地。在接地电阻降低的措施当中，还应该全面的分析当地的气候、地形、原本输电线路的运行经验等，从而选择合理的措施。第一，接地引下线、架空地线应该牢固的连接，保证良好的接触；第二，接地装置施工质量需要严格把关，确保接地电阻能够符合最初的设计；此外，对于高电阻率的土壤，还可以使用降阻剂，这样对接地电阻也能够加以改善，如此才能够与金属接地体紧密的接触在一起，从而才能够保证电流流通面足够大，能够将雷电电流迅速的引入到大地之中。

4）在线路当中装设避雷器

为了降低直击雷对于线路的损害，我们主要通过架设避雷线，但是我们却无法将感应过电压以及雷电绕击完全消除掉，因此，我们就应该考虑将避雷器安装在容易遭受雷击的线路杆塔之上，并且避雷器和接地线之间的连接也能够将电流引入大地，这样对过电压也起到了限制作用，对于设备安全以及输电线路都起到了保障作用。

5）将耦合地线架设在容易遭受雷击的区域

将接地线添加在容易遭受雷击区域或者是多发区域的导线下方，也能够保障输电线路的耐雷水平得到一定程度上的提高，这对雷击跳闸率也有很好的控制作用。在架设耦合地线时，根据不同的架设线位置，也可以将其分成直挂式和侧面两种技术方式，前面一类主要是在线路导线下方直接架设，后一类这是在线路两侧平行的架设，这样的方式对于地线的屏蔽作用增强也有保护作用。耦合地线主要是分流和增大导线、地线之间耦合系数这两个方面的作用。耦合系数的增加主要是为了将等值波阻抗减少，从而减小绝缘子之上的电压，通过这样的方式来提升防雷水平；分流主要是为了降低塔顶的电位。当雷电击打塔顶的时候，就会大大的减少输电线路上的感应电压。

6）线路绝缘性能的提高

只有保证线路的绝缘性，才能够避免被雷击击中的次数，从而有效降低减少线路跳闸率。如果架设的区域位于高海拔，并且容易受到雷击的区域，就需要强化线路绝缘子的检查力度，如果绝缘子处于低值或者是零值，就应该及时的更换；及时地检查区域之内的土壤情况，做好盐密测量工作；在停电检修线路的时候，也要做好绝缘子的防污处理；此外，如果一般的防雷措施达不到防雷标准，也可以在其中采用绝缘的方式，这样对于遭受雷击的次数也可以有效的减少。

4.结语

输电线路的防雷保护工作，是一个系统工程，必须从设计、施工、运行的各个环节上审慎考虑，分析雷害事故的成因，针对不同线路特点，摸索出符合经济技术性能良好的防雷措施，把雷害事故降到可以承受的限度，从而有效保证线路的安全稳定良好运行。

参考文献：

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