雷电对电力线路危害及高压架空线路防雷保护策略

岑关

（中国南方电网超高压输电公司百色局广西百色533000）

雷电对电力线路危害及高压架空线路防雷保护策略

岑关

（中国南方电网超高压输电公司百色局广西百色533000）

高压架空线路的稳定和安全运行关系到整个供电系统的良好运行，如何保证其输电线路的安全稳定一直是电力工作者关注的课题，尤其是架空输电线路中雷击跳闸等事故的发生，困扰着供电安全运行。寻求有效的线路防雷保护方法，进行防雷技术的研究工作，通过对雷击线路危害的深入剖析得出更加有效的线路防雷电措施，是本文要深入探讨的。

高压输电线路；雷击危害；防雷保护

雷电是一种常见的自然现象，在科技不发达的时代给人类造成很多伤害。随着社会发展和科技进步，对雷电防范和治理的方法日渐成熟。我国电网配电线路容易发生雷电灾害及事故，虽然经过整改后已经得到很大改善，但在雷电活动频繁区域，依然有因雷击而引起的跳闸等事故发生，因此，如何有效地防止雷电危害，研究电力网络对雷电伤害的防御能力和方法，是电力工作者应关注的问题。

1 雷电危害

（1）雷击危害主要造成的现象包括跳闸、断线等，无论哪种危害都会造成停电事故发生。配电线路产生过电压的危害包括直击雷、感应雷。20%的配电线路雷击危害是来自于直击雷，50%的雷电危害来自于感应雷。由于雷电产生电磁辐射，形成感应过电压。雷电在经过建筑的输电线路时，会在导线上形成电磁感应和静电反应。当高压超过绝缘装置的极限时，雷电电流通过直击点的阻抗，提升该点电位、当电位值达到绝缘极限后，就会出现反击，当电压超过绝缘的冲击放电电压的时候就会形成闪络。

（2）电网主要网架是输电线路，其安全运行需要加以防控和保障。对于输电线路的雷击危害主要表现在雷击跳闸上，单电源运行的变电站主要影响到的是片区的供电。电压等级较高的线路在遭到雷击时，如果线路正处于满负荷运行，则发生跳闸的概率较高。使得线路的负荷无法瞬间转移，造成电网瓦解，扩大雷害的影响[1]。

（3）雷电在短暂发生的过程中，会产生放电过程。在闪电发生的瞬间产生极大的电流，在零点零一秒的时间内就能达到最大峰值的雷电脉冲式峰值。这个电流的力量非常强大，如直击雷，释放的电流强度在瞬间可达到20～50kA，如果处在雷暴中心，则放电电流峰值甚至可以达到几十万安培。对被击中的物体造成瞬间巨大的热效应危害。特别是超高压配电线路遭到雷击过程中，导线或者光缆与雷电直接接触，可在电流巨大作用下，瞬间发生巨大的热量，且热能不能立刻发散，线路短时间内产生融化，温度达到上万度，电力系统的设备都被牵扯其中，受到威胁。

（4）雷电对输电线路安全运行的危害，还表现在山区等交通不便地区巡视等工作出现更多的困难。特别是在偏远的山区等特殊地理位置，雷电时常伴有大风暴雨，极大的风速造成的树木倾倒，砸坏输电线路，引起线路振动、断线的情况时有发生，如果挽救不及时，就会造成电力事故，甚至会造成更多的损失。

2 防护措施

（1）常规防雷措施包括安装避雷针等雷电保护装置，就是在雷电发生时，使用旁路入地的方法对产生的大电流进行防范。利用地球这个巨大的良性导体，将雷电流进行分散处理。

避雷针、线、网等的选择，要根据不同情况进行采用和安装。无论哪种避雷设备，其原理基本是相同的，可以针对建筑的特点和功能，如房屋、烟囱、油库、输电线路等进行选择。

（2）采用新技术进行防雷措施。

消雷器，这时一种新兴防雷设备，利用消散电流对雷云净起电进行电流的削减。雷云的散失电流在消雷器的作用下，对雷云的散失电流可以起到消散电流的作用。消散电流在消雷器的作用下可以发挥作用，减小雷云净起电流。

雷电定位系统，这是在微电子技术的基础上进行的雷电回击场的研究成果。是雷电遥测技术的更新换代产品，主要功能是探测和预警技术，在雷电故障点的探测和森林雷击火灾的监测上起到非常大的作用。配电线路防雷，主要针对的是跳闸、继线，尤其是配电线路雷击断线。

接地避雷线，是在空旷地区对配电线路设置接地避雷线，通过导线上的感应屏蔽电压。避雷线于导线的耦合冲击对于导线主工业区的配电绝缘线路，起到限制感应电压的作用。架设雷击点距离线路50m，雷电流幅值为100kA，在未来架设底线时，感应过电压的最大值为550V，但如果安装了架空底线，则感应过电压的最大值可以降为330V。采用这种方法的作用还是比较大的。不过值得一提的是，只有在直击雷频繁区域架设地线才能防止雷击，这种方式主要可以作为感应雷电过电压雷击断线的辅助手段。

避雷器，避雷器是在输电线路被广泛使用的一种方法，它的工作原理是通过限制配电线路雷电过电压，对过电压幅值进行限制，二是对雷击闪络后放电能量进行吸收，达到限制工频续流、保护导线的目的。

避雷器的选择应考虑降低避雷器的故障率，延长避雷器的使用寿命，加装避雷器限制线路故障，采用有间隙的氧化锌避雷器，不承受工频电压作用，ZNO阀片不老化，旨在类带你过电压或者工频续流时才工作。95%以上的感应雷的放电电流小于1000A，避雷器的通流能力在选择上应对技术经济性进行考虑，但是存在的缺陷是，当直击雷电流超过20kA时，避雷器的通流能力不足或者会引起爆炸。

安装防导线熔断装置，采用放电钳位绝缘子，在固定削离绝缘层的固定处假装金属线夹子，承受工频续流，设置引弧放电间隙，保证续流不会烧伤绝缘子，或者变电站开关电闸可以熄灭绝缘线工频续流，将断线率控制在百公里0.005，这种方式不需要接地装置，但是必须要注意使用瓷瓶更换，以保证绝缘线玻璃绝缘层，达到防水和供电可靠性，缺点是外罩绝缘罩，施工起来相对麻烦些。

提高线路绝缘耐压水平，更换柱式绝缘子，提高线路的冲压耐压水平，确保雷电感应在工频线流时不会因放电距大而无法建孤导致熄灭。

（3）加强线路绝缘，就是采用大跨度高杆塔进行输电线路个别地段的增高，增加杆塔避雷的机会。对高塔落雷塔顶电位较高的情况，为了降低过电压，减少受绕击的概率，降低线路跳闸率，在高杆塔上增加绝缘子串，加大越档导线和地线之间的距离，采用差绝缘方式。这种方法适用于中性点不接地或者消弧圈接地的系统为三角形排列的情况，这种状态表现为同一基塔杆上三相绝缘存在差异。当雷击杆上导线绝缘由于较弱被击穿，雷电流经杆塔入地，避免了两相闪络，两相增加了一片绝缘子。

（4）在现代高压、超高压线路上，对同杆架设的双回路线路增多的情况，采用一般的防雷措施是不行的。在对双回路雷击进行跳闸率的降低工作中，使用不平衡绝缘方式降低双回路雷击，降低跳闸率的同时还能保障线路的连续供电。这种避雷方式的原始是利用双回路的绝缘子传片数差异，增加回路导线的耦合作用，提高线路的耐雷水平发生闪络，保障回路的连续供电。

（5）耦合地埋线的作用：①降低接地电阻，加强接地线的接地电阻作用，利用地下埋设的接地线与杆塔接地装置相连；②在易雷击地段埋设耦合地埋线，加强架空底线的作用，将雷电电流进行分流，显著提高线路耐雷水平，降低跳闸率。

（6）预放电棒和负角保护针，增大耦合系数，降低杆塔分流系数，加大导线、绝缘子串对地电容，改善电压分布；负角保护阵是避雷针的一种，是装在线路外侧导线边的避雷针的，可以改善屏蔽，减小临界击距，将预放电棒和负角保护针放在一起装设，在制作、安装和运行、维护上非常方便，经济花费不多。

（7）使用接地降阻剂，对单位内处理接地电阻降低起到作用。降阻剂在使用后随着时间的推移，接地电阻发横下降，pH值一般在8左右，偏碱性。接地体在最初安装使用阶段是没有腐蚀现象的，但是在长期使用后，一般会出现严重的腐蚀问题。

（8）电力系统中采用中性点不接地或者弧线圈接地的方式，使得雷击的大多数单相接地故障不会因为自动消除而出现短路或者跳闸情况，对地闪络的避雷线在二相或者三相落雷时，由于增加了分流或者耦合作用，降低了未闪络相绝缘上的电压，提高了线路的耐雷水平[2]。

3 结语

影响架空输电线路雷击跳闸率的原因很多，产生雷害的问题也很多，应从实际出发，对防雷措施加以改进和完善，充分了解当地地理、气象以及线路运行的情况，对线路的耐雷水平等采取积极的措施进行预防和抵御，必要时可以采用多种防雷改进措施。

[1]刘霞.浅谈雷电对电力线路的危害及高压架空线路的防雷保护措施[J].军民两用技术与产品，2015（18）：209～210.

[2]甘锦锦.架空电力线路的防雷措施分析[J].科技创新与应用，2014（21）：149.

TM862

A

1004-7344（2016）30-0137-02

2016-9-28

岑关（1972-），男，壮族，大专，主要从事超高压线路的运维管理等工作。