220 kV架空线路雷害分析和防治对策

陈浩

摘 要：雷击是220 kV高压架空线路故障的罪魁祸首，远离城市的山区是雷电的高发地区，对220 kV架空线路的安全运行造成了威胁。结合实际情况进行综合治理，有利于线路的稳定运营。以某线路为例，分析了事故的情况，并根据山区输电线路的特点提出了相应的防雷措施，以供参考。

关键词：220 kV；架空线路；雷害；防雷

中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0002-02

架空线路有向各地方输送电能的功能，保证其安全、稳定运行对城市的发展有着重要意义。造成线路故障的原因多种多样，其中最主要的是由雷击引起的，尤其在山区等地方，由于雷电高发，线路更容易遭受雷击的损害。采取合适的措施来避免线路被雷击破坏已成为人们关心的问题。下面以某线路为例展开讨论。

1 220 kV架空线路雷害调研概况

1.1 地形特征和雷暴特点

该地貌主要属于低山丘陵地貌单元，根据现场踏勘调查、探井和地质点揭示，该段地层上部为覆盖层，主要为角砾和砾砂；局部为卵石和碎石土，厚度不大；下部为基岩，主要为强风化、中风化花岗岩、灰岩和砂岩，厚度较大。

平均年雷暴日分为3个等级，地区位于平均年雷暴日的较高等级，达到了32 d，属于典型雷暴多发区域和雷电灾害的高风险区。

1.2 220 kV架空线路雷害情况

2011年，投入运行的220 kV线路全长167.750 km，总计439基铁塔。其中，耐张塔51基，直线塔268基，砼杆120基。导线型号为2×JL/G1A-300/25-48/7和2×JL/G1A-300/40-24/7钢芯铝绞线，地线一根采用OPGW -2S 1/24B1光纤复合架空地线，另一根采用1×19-11.5-1270-B镀锌钢绞线与JLB20A-100-19铝包钢地线。

雷击跳闸是220～500 kV输电线路故障的主要原因之一，而220 kV线路比500 kV线路更易遭受雷击。通过分析可以得出以下几点：①在有故障相别统计中，3次雷击故障跳闸事故全部发生在边相（220 kV途中进行了三次换相）。②雷击跳闸事故发生在直线塔（MZ352）2次，发生在砼杆（Z1）1次。③雷击杆塔位于山顶的有2基，占67%；位于平地的有1基，占33%.

2 雷电参数分析

2.1 地闪密度分析

网格。在0.04 °×0.04 °网格下，自南至北分为19段，依次编号为1～19.统计2005～2013年各年各段的地闪密度，并用柱形图表示各段在9年内的平均地闪密度，如图1所示。

由图1可以看出，220 kV沿线雷电密度分布出现了5个峰值，分别对应的网格序号为2，6，10，12和18. 其中，1～7网格的平均地闪密度大于9（次/km2·年），为易受雷击段。

2.2 落雷密度分析

2005—2013 年220 kV 沿线落雷密度分布如图2 所示。其中各网格中的数值表示该网格的落雷密度值，网格按雷电密度值的大小变化分为5个等级，逐渐增大，依次记为第一等级、第二等级、…、第五等级。

由此可以看出，各年沿线落雷密度分布存在分散性较大，且各年东北部的雷电活动强于西南部。

3 防雷措施

针对山区输电线路的特点，对不同的线路、地形、雷击形式和雷电活动情况，综合应用不同的防雷措施，确保输电线路安全、稳定运行。

3.1 在雷击严重杆塔安装线路型避雷器

3.1.1 线路型避雷器功能

220 kV线路避雷器与线路绝缘子并联安装，雷击时避雷器动作，当避雷器的残压低于绝缘子串的50%放电电压时，即使雷击电流增大，避雷器的残压稍有增加，绝缘子仍不至于发生

闪络。实践表明，线路安装避雷器后，可明显减少因雷击引发的线路跳闸故障，提高线路耐雷水平。此外，还可将其广泛用于雷电活动频繁地区，大跨越杆塔，土壤电阻率高、杆塔接地电阻大的地区，山区巡线困难的地段，要求供电可靠性校高的线路。

3.1.2 线路避雷器的安装原则

线路避雷针的安装原则主要有以下几点：①线路的运行经验。对线路的运行情况进行分析，确定易遭雷击的杆塔，并分析确定是雷电绕击还是雷电反击。②线路途经的地形、地貌和邻近影响。现场勘察线路经过的地段，特别对经过鱼塘、河流和山地等地段的线路要重点分析，记录有可能因地形、地貌条件而使线路杆塔遭受雷击的地段，一般经过此路段的杆塔优先考虑。③杆塔的接地电阻和相邻杆塔档距。根据线路投产时设计杆塔的接地电阻要求和实际接地电阻值，确定不符合接地电阻设计要求的杆塔并进行改造，对因地质条件限制而无法达到要求的优先考虑。

3.2 加装可控放电避雷针

在架空线路塔顶装设可控放电避雷针，既可减少绕击，也可降低反击的发生概率。

3.2.1 雷电放电方式

雷云对地面物体放电一般存在上行雷闪和下行雷闪两种方式。上行雷闪时，先导自下而上发展，放电电流由不断向上发展的先导产生，即使有主放电，由于雷云向主放电通道供应的电荷困难，所以放电电流幅值小、陡度低，且不绕击。下行雷闪时，先导自上而下发展，主放电过程发生在地面附近，所以电荷量充足，放电迅速猛烈，雷电流幅值大、陡度高。

上行雷闪是先导直接进入雷云电荷中心或拦截雷云向下发展的先导，对地面物体具有屏蔽作用，可减轻放电时地面物体的感应过电压。利用上行雷闪这一特点，通过加装可控放电避雷针，使其能可靠地引发上行雷闪放电，从而达到中和雷云电荷、保护各类被保护对象的目的。

3.2.2 可控放电避雷针系统特点

在220 kV线路上安装可控放电避雷针，要想成功引发上行雷闪，针头需达到以下要求：①自主针针尖在引发上行雷闪之前，针头附近的空间电荷应尽量少，以便针尖向上发展放电脉冲；②当需要引发上行雷闪时，在迅速产生放电脉冲前，针尖处的电场强度应足够高。

当地面电场场强较弱时，雷云不会对可控针或物体放电，此时可控放电避雷针处于贮存雷云电场。当雷云电场上升，则预示对可控针或物体发生放电，可控放电避雷针贮能立即释能，以拦截雷云底部的先导或进入雷云电荷中心中和电荷。

3.2.3 可控放电避雷针的安装原则

可控放电避雷针的安装原则与线路型避雷器的基本相同，但需要考虑已遭受雷击杆塔、大跨越两端的杆塔、山顶、风口、迎风坡等位置的杆塔。该线路重点线段雷击跳闸率的目的是确保该线路在雷雨季节安全、可靠运行。

3.3 改造线路接地网，降低杆塔接地电阻

3.3.1 降低杆塔接地电阻的作用

雷击塔顶或避雷线会对线路绝缘造成反击，中国防雷与接地规程推荐使用以下公式计算杆塔承受反击的耐雷水平：

3.3.2 降低杆塔接地电阻方法

从防止雷电反击造成线路跳闸的角度出发，降低杆塔接地电阻能有效降低雷击塔顶或避雷线时的杆顶电位，提高线路耐雷水平。例如，当接地电阻为10 Ω时，40 kA的雷电流引起的过电压，如果忽略其他因素的影响，简单地用欧姆定律计算只为400 kV，只有直击或绕击的1/10左右。通常情况下，每降1 Ω低杆塔接地电阻，则可以使杆塔耐雷水平提高5%左右。由此可见，降低杆塔接地电阻和对现役杆塔接地网进行改造对线路的防雷有着巨大的作用。

4 结束语

由上文可见，在雷电高发的地区，要根据地区的实际情况，采集关于线路、地形和雷击情况进行分析，采取合适的防雷措施，做好定期的线路维护和及时的故障抢修工作，以此来保证供电线路的稳定运行，为企业创造更好的经济和社会效益打好了坚实的基础。

参考文献

[1]司马文霞，李建标，杨庆，等.雷电先导分形特性及其在特高压线路耐雷性能分析中的应用[J].高电压技术，2010（01）.

[2]白志强，王瑞，赵贵勇，等.500 kV输电线路雷电线击事故分析及预防措施[J].内蒙古电力技术，2013（01）.

〔编辑：李珏〕

摘 要：雷击是220 kV高压架空线路故障的罪魁祸首，远离城市的山区是雷电的高发地区，对220 kV架空线路的安全运行造成了威胁。结合实际情况进行综合治理，有利于线路的稳定运营。以某线路为例，分析了事故的情况，并根据山区输电线路的特点提出了相应的防雷措施，以供参考。

关键词：220 kV；架空线路；雷害；防雷

中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0002-02

架空线路有向各地方输送电能的功能，保证其安全、稳定运行对城市的发展有着重要意义。造成线路故障的原因多种多样，其中最主要的是由雷击引起的，尤其在山区等地方，由于雷电高发，线路更容易遭受雷击的损害。采取合适的措施来避免线路被雷击破坏已成为人们关心的问题。下面以某线路为例展开讨论。

1 220 kV架空线路雷害调研概况

1.1 地形特征和雷暴特点

该地貌主要属于低山丘陵地貌单元，根据现场踏勘调查、探井和地质点揭示，该段地层上部为覆盖层，主要为角砾和砾砂；局部为卵石和碎石土，厚度不大；下部为基岩，主要为强风化、中风化花岗岩、灰岩和砂岩，厚度较大。

平均年雷暴日分为3个等级，地区位于平均年雷暴日的较高等级，达到了32 d，属于典型雷暴多发区域和雷电灾害的高风险区。

1.2 220 kV架空线路雷害情况

2011年，投入运行的220 kV线路全长167.750 km，总计439基铁塔。其中，耐张塔51基，直线塔268基，砼杆120基。导线型号为2×JL/G1A-300/25-48/7和2×JL/G1A-300/40-24/7钢芯铝绞线，地线一根采用OPGW -2S 1/24B1光纤复合架空地线，另一根采用1×19-11.5-1270-B镀锌钢绞线与JLB20A-100-19铝包钢地线。

雷击跳闸是220～500 kV输电线路故障的主要原因之一，而220 kV线路比500 kV线路更易遭受雷击。通过分析可以得出以下几点：①在有故障相别统计中，3次雷击故障跳闸事故全部发生在边相（220 kV途中进行了三次换相）。②雷击跳闸事故发生在直线塔（MZ352）2次，发生在砼杆（Z1）1次。③雷击杆塔位于山顶的有2基，占67%；位于平地的有1基，占33%.

2 雷电参数分析

2.1 地闪密度分析

网格。在0.04 °×0.04 °网格下，自南至北分为19段，依次编号为1～19.统计2005～2013年各年各段的地闪密度，并用柱形图表示各段在9年内的平均地闪密度，如图1所示。

由图1可以看出，220 kV沿线雷电密度分布出现了5个峰值，分别对应的网格序号为2，6，10，12和18. 其中，1～7网格的平均地闪密度大于9（次/km2·年），为易受雷击段。

2.2 落雷密度分析

2005—2013 年220 kV 沿线落雷密度分布如图2 所示。其中各网格中的数值表示该网格的落雷密度值，网格按雷电密度值的大小变化分为5个等级，逐渐增大，依次记为第一等级、第二等级、…、第五等级。

由此可以看出，各年沿线落雷密度分布存在分散性较大，且各年东北部的雷电活动强于西南部。

3 防雷措施

针对山区输电线路的特点，对不同的线路、地形、雷击形式和雷电活动情况，综合应用不同的防雷措施，确保输电线路安全、稳定运行。

3.1 在雷击严重杆塔安装线路型避雷器

3.1.1 线路型避雷器功能

220 kV线路避雷器与线路绝缘子并联安装，雷击时避雷器动作，当避雷器的残压低于绝缘子串的50%放电电压时，即使雷击电流增大，避雷器的残压稍有增加，绝缘子仍不至于发生

闪络。实践表明，线路安装避雷器后，可明显减少因雷击引发的线路跳闸故障，提高线路耐雷水平。此外，还可将其广泛用于雷电活动频繁地区，大跨越杆塔，土壤电阻率高、杆塔接地电阻大的地区，山区巡线困难的地段，要求供电可靠性校高的线路。

3.1.2 线路避雷器的安装原则

线路避雷针的安装原则主要有以下几点：①线路的运行经验。对线路的运行情况进行分析，确定易遭雷击的杆塔，并分析确定是雷电绕击还是雷电反击。②线路途经的地形、地貌和邻近影响。现场勘察线路经过的地段，特别对经过鱼塘、河流和山地等地段的线路要重点分析，记录有可能因地形、地貌条件而使线路杆塔遭受雷击的地段，一般经过此路段的杆塔优先考虑。③杆塔的接地电阻和相邻杆塔档距。根据线路投产时设计杆塔的接地电阻要求和实际接地电阻值，确定不符合接地电阻设计要求的杆塔并进行改造，对因地质条件限制而无法达到要求的优先考虑。

3.2 加装可控放电避雷针

在架空线路塔顶装设可控放电避雷针，既可减少绕击，也可降低反击的发生概率。

3.2.1 雷电放电方式

雷云对地面物体放电一般存在上行雷闪和下行雷闪两种方式。上行雷闪时，先导自下而上发展，放电电流由不断向上发展的先导产生，即使有主放电，由于雷云向主放电通道供应的电荷困难，所以放电电流幅值小、陡度低，且不绕击。下行雷闪时，先导自上而下发展，主放电过程发生在地面附近，所以电荷量充足，放电迅速猛烈，雷电流幅值大、陡度高。

上行雷闪是先导直接进入雷云电荷中心或拦截雷云向下发展的先导，对地面物体具有屏蔽作用，可减轻放电时地面物体的感应过电压。利用上行雷闪这一特点，通过加装可控放电避雷针，使其能可靠地引发上行雷闪放电，从而达到中和雷云电荷、保护各类被保护对象的目的。

3.2.2 可控放电避雷针系统特点

在220 kV线路上安装可控放电避雷针，要想成功引发上行雷闪，针头需达到以下要求：①自主针针尖在引发上行雷闪之前，针头附近的空间电荷应尽量少，以便针尖向上发展放电脉冲；②当需要引发上行雷闪时，在迅速产生放电脉冲前，针尖处的电场强度应足够高。

当地面电场场强较弱时，雷云不会对可控针或物体放电，此时可控放电避雷针处于贮存雷云电场。当雷云电场上升，则预示对可控针或物体发生放电，可控放电避雷针贮能立即释能，以拦截雷云底部的先导或进入雷云电荷中心中和电荷。

3.2.3 可控放电避雷针的安装原则

可控放电避雷针的安装原则与线路型避雷器的基本相同，但需要考虑已遭受雷击杆塔、大跨越两端的杆塔、山顶、风口、迎风坡等位置的杆塔。该线路重点线段雷击跳闸率的目的是确保该线路在雷雨季节安全、可靠运行。

3.3 改造线路接地网，降低杆塔接地电阻

3.3.1 降低杆塔接地电阻的作用

雷击塔顶或避雷线会对线路绝缘造成反击，中国防雷与接地规程推荐使用以下公式计算杆塔承受反击的耐雷水平：

3.3.2 降低杆塔接地电阻方法

从防止雷电反击造成线路跳闸的角度出发，降低杆塔接地电阻能有效降低雷击塔顶或避雷线时的杆顶电位，提高线路耐雷水平。例如，当接地电阻为10 Ω时，40 kA的雷电流引起的过电压，如果忽略其他因素的影响，简单地用欧姆定律计算只为400 kV，只有直击或绕击的1/10左右。通常情况下，每降1 Ω低杆塔接地电阻，则可以使杆塔耐雷水平提高5%左右。由此可见，降低杆塔接地电阻和对现役杆塔接地网进行改造对线路的防雷有着巨大的作用。

4 结束语

由上文可见，在雷电高发的地区，要根据地区的实际情况，采集关于线路、地形和雷击情况进行分析，采取合适的防雷措施，做好定期的线路维护和及时的故障抢修工作，以此来保证供电线路的稳定运行，为企业创造更好的经济和社会效益打好了坚实的基础。

参考文献

[1]司马文霞，李建标，杨庆，等.雷电先导分形特性及其在特高压线路耐雷性能分析中的应用[J].高电压技术，2010（01）.

[2]白志强，王瑞，赵贵勇，等.500 kV输电线路雷电线击事故分析及预防措施[J].内蒙古电力技术，2013（01）.

〔编辑：李珏〕

摘 要：雷击是220 kV高压架空线路故障的罪魁祸首，远离城市的山区是雷电的高发地区，对220 kV架空线路的安全运行造成了威胁。结合实际情况进行综合治理，有利于线路的稳定运营。以某线路为例，分析了事故的情况，并根据山区输电线路的特点提出了相应的防雷措施，以供参考。

关键词：220 kV；架空线路；雷害；防雷

中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0002-02

架空线路有向各地方输送电能的功能，保证其安全、稳定运行对城市的发展有着重要意义。造成线路故障的原因多种多样，其中最主要的是由雷击引起的，尤其在山区等地方，由于雷电高发，线路更容易遭受雷击的损害。采取合适的措施来避免线路被雷击破坏已成为人们关心的问题。下面以某线路为例展开讨论。

1 220 kV架空线路雷害调研概况

1.1 地形特征和雷暴特点

该地貌主要属于低山丘陵地貌单元，根据现场踏勘调查、探井和地质点揭示，该段地层上部为覆盖层，主要为角砾和砾砂；局部为卵石和碎石土，厚度不大；下部为基岩，主要为强风化、中风化花岗岩、灰岩和砂岩，厚度较大。

平均年雷暴日分为3个等级，地区位于平均年雷暴日的较高等级，达到了32 d，属于典型雷暴多发区域和雷电灾害的高风险区。

1.2 220 kV架空线路雷害情况

2011年，投入运行的220 kV线路全长167.750 km，总计439基铁塔。其中，耐张塔51基，直线塔268基，砼杆120基。导线型号为2×JL/G1A-300/25-48/7和2×JL/G1A-300/40-24/7钢芯铝绞线，地线一根采用OPGW -2S 1/24B1光纤复合架空地线，另一根采用1×19-11.5-1270-B镀锌钢绞线与JLB20A-100-19铝包钢地线。

雷击跳闸是220～500 kV输电线路故障的主要原因之一，而220 kV线路比500 kV线路更易遭受雷击。通过分析可以得出以下几点：①在有故障相别统计中，3次雷击故障跳闸事故全部发生在边相（220 kV途中进行了三次换相）。②雷击跳闸事故发生在直线塔（MZ352）2次，发生在砼杆（Z1）1次。③雷击杆塔位于山顶的有2基，占67%；位于平地的有1基，占33%.

2 雷电参数分析

2.1 地闪密度分析

网格。在0.04 °×0.04 °网格下，自南至北分为19段，依次编号为1～19.统计2005～2013年各年各段的地闪密度，并用柱形图表示各段在9年内的平均地闪密度，如图1所示。

由图1可以看出，220 kV沿线雷电密度分布出现了5个峰值，分别对应的网格序号为2，6，10，12和18. 其中，1～7网格的平均地闪密度大于9（次/km2·年），为易受雷击段。

2.2 落雷密度分析

2005—2013 年220 kV 沿线落雷密度分布如图2 所示。其中各网格中的数值表示该网格的落雷密度值，网格按雷电密度值的大小变化分为5个等级，逐渐增大，依次记为第一等级、第二等级、…、第五等级。

由此可以看出，各年沿线落雷密度分布存在分散性较大，且各年东北部的雷电活动强于西南部。

3 防雷措施

针对山区输电线路的特点，对不同的线路、地形、雷击形式和雷电活动情况，综合应用不同的防雷措施，确保输电线路安全、稳定运行。

3.1 在雷击严重杆塔安装线路型避雷器

3.1.1 线路型避雷器功能

220 kV线路避雷器与线路绝缘子并联安装，雷击时避雷器动作，当避雷器的残压低于绝缘子串的50%放电电压时，即使雷击电流增大，避雷器的残压稍有增加，绝缘子仍不至于发生

闪络。实践表明，线路安装避雷器后，可明显减少因雷击引发的线路跳闸故障，提高线路耐雷水平。此外，还可将其广泛用于雷电活动频繁地区，大跨越杆塔，土壤电阻率高、杆塔接地电阻大的地区，山区巡线困难的地段，要求供电可靠性校高的线路。

3.1.2 线路避雷器的安装原则

线路避雷针的安装原则主要有以下几点：①线路的运行经验。对线路的运行情况进行分析，确定易遭雷击的杆塔，并分析确定是雷电绕击还是雷电反击。②线路途经的地形、地貌和邻近影响。现场勘察线路经过的地段，特别对经过鱼塘、河流和山地等地段的线路要重点分析，记录有可能因地形、地貌条件而使线路杆塔遭受雷击的地段，一般经过此路段的杆塔优先考虑。③杆塔的接地电阻和相邻杆塔档距。根据线路投产时设计杆塔的接地电阻要求和实际接地电阻值，确定不符合接地电阻设计要求的杆塔并进行改造，对因地质条件限制而无法达到要求的优先考虑。

3.2 加装可控放电避雷针

在架空线路塔顶装设可控放电避雷针，既可减少绕击，也可降低反击的发生概率。

3.2.1 雷电放电方式

雷云对地面物体放电一般存在上行雷闪和下行雷闪两种方式。上行雷闪时，先导自下而上发展，放电电流由不断向上发展的先导产生，即使有主放电，由于雷云向主放电通道供应的电荷困难，所以放电电流幅值小、陡度低，且不绕击。下行雷闪时，先导自上而下发展，主放电过程发生在地面附近，所以电荷量充足，放电迅速猛烈，雷电流幅值大、陡度高。

上行雷闪是先导直接进入雷云电荷中心或拦截雷云向下发展的先导，对地面物体具有屏蔽作用，可减轻放电时地面物体的感应过电压。利用上行雷闪这一特点，通过加装可控放电避雷针，使其能可靠地引发上行雷闪放电，从而达到中和雷云电荷、保护各类被保护对象的目的。

3.2.2 可控放电避雷针系统特点

在220 kV线路上安装可控放电避雷针，要想成功引发上行雷闪，针头需达到以下要求：①自主针针尖在引发上行雷闪之前，针头附近的空间电荷应尽量少，以便针尖向上发展放电脉冲；②当需要引发上行雷闪时，在迅速产生放电脉冲前，针尖处的电场强度应足够高。

当地面电场场强较弱时，雷云不会对可控针或物体放电，此时可控放电避雷针处于贮存雷云电场。当雷云电场上升，则预示对可控针或物体发生放电，可控放电避雷针贮能立即释能，以拦截雷云底部的先导或进入雷云电荷中心中和电荷。

3.2.3 可控放电避雷针的安装原则

可控放电避雷针的安装原则与线路型避雷器的基本相同，但需要考虑已遭受雷击杆塔、大跨越两端的杆塔、山顶、风口、迎风坡等位置的杆塔。该线路重点线段雷击跳闸率的目的是确保该线路在雷雨季节安全、可靠运行。

3.3 改造线路接地网，降低杆塔接地电阻

3.3.1 降低杆塔接地电阻的作用

雷击塔顶或避雷线会对线路绝缘造成反击，中国防雷与接地规程推荐使用以下公式计算杆塔承受反击的耐雷水平：

3.3.2 降低杆塔接地电阻方法

从防止雷电反击造成线路跳闸的角度出发，降低杆塔接地电阻能有效降低雷击塔顶或避雷线时的杆顶电位，提高线路耐雷水平。例如，当接地电阻为10 Ω时，40 kA的雷电流引起的过电压，如果忽略其他因素的影响，简单地用欧姆定律计算只为400 kV，只有直击或绕击的1/10左右。通常情况下，每降1 Ω低杆塔接地电阻，则可以使杆塔耐雷水平提高5%左右。由此可见，降低杆塔接地电阻和对现役杆塔接地网进行改造对线路的防雷有着巨大的作用。

4 结束语

由上文可见，在雷电高发的地区，要根据地区的实际情况，采集关于线路、地形和雷击情况进行分析，采取合适的防雷措施，做好定期的线路维护和及时的故障抢修工作，以此来保证供电线路的稳定运行，为企业创造更好的经济和社会效益打好了坚实的基础。

参考文献

[1]司马文霞，李建标，杨庆，等.雷电先导分形特性及其在特高压线路耐雷性能分析中的应用[J].高电压技术，2010（01）.

[2]白志强，王瑞，赵贵勇，等.500 kV输电线路雷电线击事故分析及预防措施[J].内蒙古电力技术，2013（01）.

〔编辑：李珏〕