山区输电线路防雷装置探讨

张勇　张聪誉　张冰

摘 要：根据万州地区的地形和气象特点，结合各种防雷装置的原理和特性，分析、比较各种防雷装置在万州输电线路的运行情况，找到适合山区多雷地带输电线路的防雷装置。

关键词：输电线路；雷击；防雷装置；绝缘体

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0011-03

三峡库区一区八县35～220 kV的输电线路都处于山区或丘陵地带。由于万州地区的地形多为山和丘陵，且沿江多风、地质多岩石、地下水位较高，因此属于重雷区，年平均雷暴日为48.5个，近年来，更有逐年上升的趋势，导致万州电网受雷击的威胁较大。据统计，2007—2008年，万州地区35～220 kV输电线路共跳闸62次，其中，因雷击引起的跳闸49次，占总跳闸次数的79.03%. 2009-01—10，万州地区35～220 kV输电线路共跳闸21次，其中，因雷击引起的跳闸18次，占总跳闸次数的85.71%. 由此可见，万州地区的雷击情况较为突出，已是影响万州地区输电设备安全运行的主要因素之一，因此，需对如何防范雷击进行研究。近年来，全球气候变化越来越频繁，因为我国处于太平洋与亚欧大陆青藏高原的交汇处，多山区，所以，受全球气候变化影响较大，雷击问题越来越突出。因此，对万州地区输电线路防雷装置的研究对全国山区、丘陵多雷地区的输电线路防雷工作也具有重要意义。

1 雷击及防雷措施

1.1 雷电原理及跳闸原因

雷电放电是由带电荷的雷云引起的。雷云的底部大多数是带负电的，它在地面上会感应出大量的正电荷，这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或者雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度，就会发生云间或对大地的火花放电。

导致跳闸的雷电线路过电压因其物理过程可分为两种：①雷击线路附近大地引起的感应雷过电压；②由雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引起的直击雷线路过电压。

1.2 防范措施

为了避免线路雷击闪络的发生，主要的防雷措施有：降低杆塔接地电阻值，保持泄流通道畅通，提高线路绝缘水平，双回输电线路采用不平衡绝缘；安装避雷线、线路避雷器等防雷装置等。其中，降低杆塔接地电阻值、保持泄流通道畅通、提高线路绝缘水平、双回输电线路采用不平衡绝缘等措施，是为了在线路受到雷击后，增加泄流、降低电压、减少雷击对线路的损害，防止线路发生雷击闪络；安装防雷装置措施相当于为线路撑起了一把防雷伞，将雷击伤害挡在线路之外。作为防雷体系的重要组成部分，对防雷装置的探讨具有重要的实用意义。雷击瓷瓶如图1所示。

2 各类防雷装置的运行情况

由于各种防雷装置的适用情况不同，因此，在不同地域的实用效果也不同。下面针对各种防雷装置在万州区域内不同环境下的使用效果进行探讨。

万州地处三峡库区腹心，多山、丘陵，沿江多风，地质多岩石，地下水位较高，多雷。以往线路杆塔所在地多为向阳坡，杆塔较突出，且多未安装防雷装置，所以易受雷击。为了改善线路的运行状况，万州近年来安装了很多防雷装置。

2.1 避雷线

避雷线又被称为架空地线，是在输电线路的杆塔间架设裸露导线，使雷电击中避雷线，从而将雷电引入大地，避免雷电击中输电线路造成损失。同时，避雷线还具有以下作用：①分流作用。减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位。②通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压。③对导线的屏蔽作用可以降低导线上的感应过电压。

避雷线是输电线路防雷保护中最基本和最有效的措施，适用于所有地形。线路电压越高，采用避雷线的效果越好，避雷线在线路造价中所占的比重也越低，因此，110 kV及以上电压等级的输电线路都应全线架设避雷线。为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率，还应将避雷线对边导线的保护角做得小一些（110 kV和220 kV单回路线路的保护角应小于15°，500 kV的应小于10°；110 kV的同塔双回（多回路）线路应小于10°，220kV的应小于0°）。

避雷线虽然能截获幅值较高的强雷，但对于幅值较低的弱雷，避雷线对其的吸引力则不如强雷那么大，因此，弱雷（15～30 kA）往往能避开杆塔和避雷线的防护而绕击在导线上。有避雷线时，直击雷击线路的部位有三个，分别是雷绕过避雷线直击在导线上、雷直击塔顶和雷击避雷线档距中央，因此，通常要在避雷线一定距离内安装其他的避雷装置，以减少线路的雷电绕击事故。

2.2 消雷器

消雷器可分为导体型和半导体型。前者主要利用尖端在雷云电场中产生电晕电流和空间电荷，使雷云电荷被部分中和或向下放电时的电荷部分中和；后者主要利用半导体的限流上行先导的产生和发展来消灭上行雷，并利用半导体的限流作用大幅度削弱下行雷的主放电电流，使之无法造成危害，从而削弱雷击强度，减少雷击的概率。半导体型消雷器还具有导体型消雷器的部分中和作用和屏蔽作用，适用于易发感应雷、反击雷的架空线路，特别是避雷针、避雷器难以实现可靠防雷保护的特殊区域的电气设备。架空线路的消雷器一般安装在杆塔顶部，与杆塔体、避雷线接地装置连接在一起，安装高度一般在45 m以上。消雷器如图2所示。

摘 要：根据万州地区的地形和气象特点，结合各种防雷装置的原理和特性，分析、比较各种防雷装置在万州输电线路的运行情况，找到适合山区多雷地带输电线路的防雷装置。

关键词：输电线路；雷击；防雷装置；绝缘体

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0011-03

三峡库区一区八县35～220 kV的输电线路都处于山区或丘陵地带。由于万州地区的地形多为山和丘陵，且沿江多风、地质多岩石、地下水位较高，因此属于重雷区，年平均雷暴日为48.5个，近年来，更有逐年上升的趋势，导致万州电网受雷击的威胁较大。据统计，2007—2008年，万州地区35～220 kV输电线路共跳闸62次，其中，因雷击引起的跳闸49次，占总跳闸次数的79.03%. 2009-01—10，万州地区35～220 kV输电线路共跳闸21次，其中，因雷击引起的跳闸18次，占总跳闸次数的85.71%. 由此可见，万州地区的雷击情况较为突出，已是影响万州地区输电设备安全运行的主要因素之一，因此，需对如何防范雷击进行研究。近年来，全球气候变化越来越频繁，因为我国处于太平洋与亚欧大陆青藏高原的交汇处，多山区，所以，受全球气候变化影响较大，雷击问题越来越突出。因此，对万州地区输电线路防雷装置的研究对全国山区、丘陵多雷地区的输电线路防雷工作也具有重要意义。

1 雷击及防雷措施

1.1 雷电原理及跳闸原因

雷电放电是由带电荷的雷云引起的。雷云的底部大多数是带负电的，它在地面上会感应出大量的正电荷，这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或者雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度，就会发生云间或对大地的火花放电。

导致跳闸的雷电线路过电压因其物理过程可分为两种：①雷击线路附近大地引起的感应雷过电压；②由雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引起的直击雷线路过电压。

1.2 防范措施

为了避免线路雷击闪络的发生，主要的防雷措施有：降低杆塔接地电阻值，保持泄流通道畅通，提高线路绝缘水平，双回输电线路采用不平衡绝缘；安装避雷线、线路避雷器等防雷装置等。其中，降低杆塔接地电阻值、保持泄流通道畅通、提高线路绝缘水平、双回输电线路采用不平衡绝缘等措施，是为了在线路受到雷击后，增加泄流、降低电压、减少雷击对线路的损害，防止线路发生雷击闪络；安装防雷装置措施相当于为线路撑起了一把防雷伞，将雷击伤害挡在线路之外。作为防雷体系的重要组成部分，对防雷装置的探讨具有重要的实用意义。雷击瓷瓶如图1所示。

2 各类防雷装置的运行情况

由于各种防雷装置的适用情况不同，因此，在不同地域的实用效果也不同。下面针对各种防雷装置在万州区域内不同环境下的使用效果进行探讨。

万州地处三峡库区腹心，多山、丘陵，沿江多风，地质多岩石，地下水位较高，多雷。以往线路杆塔所在地多为向阳坡，杆塔较突出，且多未安装防雷装置，所以易受雷击。为了改善线路的运行状况，万州近年来安装了很多防雷装置。

2.1 避雷线

避雷线又被称为架空地线，是在输电线路的杆塔间架设裸露导线，使雷电击中避雷线，从而将雷电引入大地，避免雷电击中输电线路造成损失。同时，避雷线还具有以下作用：①分流作用。减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位。②通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压。③对导线的屏蔽作用可以降低导线上的感应过电压。

避雷线是输电线路防雷保护中最基本和最有效的措施，适用于所有地形。线路电压越高，采用避雷线的效果越好，避雷线在线路造价中所占的比重也越低，因此，110 kV及以上电压等级的输电线路都应全线架设避雷线。为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率，还应将避雷线对边导线的保护角做得小一些（110 kV和220 kV单回路线路的保护角应小于15°，500 kV的应小于10°；110 kV的同塔双回（多回路）线路应小于10°，220kV的应小于0°）。

避雷线虽然能截获幅值较高的强雷，但对于幅值较低的弱雷，避雷线对其的吸引力则不如强雷那么大，因此，弱雷（15～30 kA）往往能避开杆塔和避雷线的防护而绕击在导线上。有避雷线时，直击雷击线路的部位有三个，分别是雷绕过避雷线直击在导线上、雷直击塔顶和雷击避雷线档距中央，因此，通常要在避雷线一定距离内安装其他的避雷装置，以减少线路的雷电绕击事故。

2.2 消雷器

消雷器可分为导体型和半导体型。前者主要利用尖端在雷云电场中产生电晕电流和空间电荷，使雷云电荷被部分中和或向下放电时的电荷部分中和；后者主要利用半导体的限流上行先导的产生和发展来消灭上行雷，并利用半导体的限流作用大幅度削弱下行雷的主放电电流，使之无法造成危害，从而削弱雷击强度，减少雷击的概率。半导体型消雷器还具有导体型消雷器的部分中和作用和屏蔽作用，适用于易发感应雷、反击雷的架空线路，特别是避雷针、避雷器难以实现可靠防雷保护的特殊区域的电气设备。架空线路的消雷器一般安装在杆塔顶部，与杆塔体、避雷线接地装置连接在一起，安装高度一般在45 m以上。消雷器如图2所示。

摘 要：根据万州地区的地形和气象特点，结合各种防雷装置的原理和特性，分析、比较各种防雷装置在万州输电线路的运行情况，找到适合山区多雷地带输电线路的防雷装置。

关键词：输电线路；雷击；防雷装置；绝缘体

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0011-03

三峡库区一区八县35～220 kV的输电线路都处于山区或丘陵地带。由于万州地区的地形多为山和丘陵，且沿江多风、地质多岩石、地下水位较高，因此属于重雷区，年平均雷暴日为48.5个，近年来，更有逐年上升的趋势，导致万州电网受雷击的威胁较大。据统计，2007—2008年，万州地区35～220 kV输电线路共跳闸62次，其中，因雷击引起的跳闸49次，占总跳闸次数的79.03%. 2009-01—10，万州地区35～220 kV输电线路共跳闸21次，其中，因雷击引起的跳闸18次，占总跳闸次数的85.71%. 由此可见，万州地区的雷击情况较为突出，已是影响万州地区输电设备安全运行的主要因素之一，因此，需对如何防范雷击进行研究。近年来，全球气候变化越来越频繁，因为我国处于太平洋与亚欧大陆青藏高原的交汇处，多山区，所以，受全球气候变化影响较大，雷击问题越来越突出。因此，对万州地区输电线路防雷装置的研究对全国山区、丘陵多雷地区的输电线路防雷工作也具有重要意义。

1 雷击及防雷措施

1.1 雷电原理及跳闸原因

雷电放电是由带电荷的雷云引起的。雷云的底部大多数是带负电的，它在地面上会感应出大量的正电荷，这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或者雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度，就会发生云间或对大地的火花放电。

导致跳闸的雷电线路过电压因其物理过程可分为两种：①雷击线路附近大地引起的感应雷过电压；②由雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引起的直击雷线路过电压。

1.2 防范措施

为了避免线路雷击闪络的发生，主要的防雷措施有：降低杆塔接地电阻值，保持泄流通道畅通，提高线路绝缘水平，双回输电线路采用不平衡绝缘；安装避雷线、线路避雷器等防雷装置等。其中，降低杆塔接地电阻值、保持泄流通道畅通、提高线路绝缘水平、双回输电线路采用不平衡绝缘等措施，是为了在线路受到雷击后，增加泄流、降低电压、减少雷击对线路的损害，防止线路发生雷击闪络；安装防雷装置措施相当于为线路撑起了一把防雷伞，将雷击伤害挡在线路之外。作为防雷体系的重要组成部分，对防雷装置的探讨具有重要的实用意义。雷击瓷瓶如图1所示。

2 各类防雷装置的运行情况

由于各种防雷装置的适用情况不同，因此，在不同地域的实用效果也不同。下面针对各种防雷装置在万州区域内不同环境下的使用效果进行探讨。

万州地处三峡库区腹心，多山、丘陵，沿江多风，地质多岩石，地下水位较高，多雷。以往线路杆塔所在地多为向阳坡，杆塔较突出，且多未安装防雷装置，所以易受雷击。为了改善线路的运行状况，万州近年来安装了很多防雷装置。

2.1 避雷线

避雷线又被称为架空地线，是在输电线路的杆塔间架设裸露导线，使雷电击中避雷线，从而将雷电引入大地，避免雷电击中输电线路造成损失。同时，避雷线还具有以下作用：①分流作用。减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位。②通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压。③对导线的屏蔽作用可以降低导线上的感应过电压。

避雷线是输电线路防雷保护中最基本和最有效的措施，适用于所有地形。线路电压越高，采用避雷线的效果越好，避雷线在线路造价中所占的比重也越低，因此，110 kV及以上电压等级的输电线路都应全线架设避雷线。为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率，还应将避雷线对边导线的保护角做得小一些（110 kV和220 kV单回路线路的保护角应小于15°，500 kV的应小于10°；110 kV的同塔双回（多回路）线路应小于10°，220kV的应小于0°）。

避雷线虽然能截获幅值较高的强雷，但对于幅值较低的弱雷，避雷线对其的吸引力则不如强雷那么大，因此，弱雷（15～30 kA）往往能避开杆塔和避雷线的防护而绕击在导线上。有避雷线时，直击雷击线路的部位有三个，分别是雷绕过避雷线直击在导线上、雷直击塔顶和雷击避雷线档距中央，因此，通常要在避雷线一定距离内安装其他的避雷装置，以减少线路的雷电绕击事故。

2.2 消雷器

消雷器可分为导体型和半导体型。前者主要利用尖端在雷云电场中产生电晕电流和空间电荷，使雷云电荷被部分中和或向下放电时的电荷部分中和；后者主要利用半导体的限流上行先导的产生和发展来消灭上行雷，并利用半导体的限流作用大幅度削弱下行雷的主放电电流，使之无法造成危害，从而削弱雷击强度，减少雷击的概率。半导体型消雷器还具有导体型消雷器的部分中和作用和屏蔽作用，适用于易发感应雷、反击雷的架空线路，特别是避雷针、避雷器难以实现可靠防雷保护的特殊区域的电气设备。架空线路的消雷器一般安装在杆塔顶部，与杆塔体、避雷线接地装置连接在一起，安装高度一般在45 m以上。消雷器如图2所示。