架空输电线路防雷措施探讨

庄　严， 李路遥， 马　超

(1.国网安徽省电力公司培训中心， 安徽　合肥　230022；2.安徽电气工程职业技术学院， 安徽　合肥　230051；3.国网淮南供电公司， 安徽　淮南　232007))



架空输电线路防雷措施探讨

庄严1,2， 李路遥3， 马超3

(1.国网安徽省电力公司培训中心， 安徽合肥230022；2.安徽电气工程职业技术学院， 安徽合肥230051；3.国网淮南供电公司， 安徽淮南232007))

长期以来，雷击引起的输电线路跳闸对电网安全稳定运行构成了较大的威胁，迫切需要提高输电线路抵御雷电的能力，降低雷电造成的损失和影响。文章介绍了雷击的种类，分析了输电线路遭受雷击的主要原因，并提出了防雷措施。

输电线路；雷击；防雷

在现代生活中，雷电以其巨大的破坏力给人类、社会带来了惨重的灾难。据不完全统计，我国每年因雷击造成的财产损失高达上百亿元。输电线路是地面上最大的人造引雷物体，作为国民经济重要支柱的电力系统，长期以来雷击引起的输电线路跳闸对电网安全稳定运行构成了较大的威胁。据电网故障分类统计表明，在我国跳闸率较高的地区，高压线路运行的总跳闸次数中，由雷击引起的次数占40%～70%，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路引起的故障率更高。

1　雷击的种类

输电线路之所以会遭受到雷击危害，主要是因为雷云放电过程形成过电压，输电线路的支撑杆塔在发生雷击时形成放电通道，导致过电压顺这一通道传播，使输电线路发生绝缘击穿问题。根据形成原因，输电线路雷击过电压可分为感应雷过电压和直击雷过电压，如图1所示。感应雷过电压是雷击线路附近大地由于电磁感应在导线上产生的过电压，而直击雷过电压则是雷电直接击中杆塔、地线或导线引起的线路过电压[1]。

图1　感应雷过电压、直击雷过电压示意图

2　雷击的主要原因

造成高压输电线路遭受雷击的原因有很多，和绝缘子的放电电压、雷电电流大小以及杆塔接地阻值等有直接关系。因此，要想保护高压输电线的安全，一定要掌握雷击活动的主要规律，清楚导致雷击的主要原因，才能更好地保护高压输电线的稳定和安全[2]。

(1)地形比较复杂、风口以及山谷等地是雷击的主要发生场所。这些比较特殊的环境大幅度增加了雷击频率，在每个雷电日雷云和地面之间的雷击概率可以达到每平方公里0.015次。

(2)一般在绝缘能力不强的耐张杆上容易发生雷击，虽然目前的技术水平使直线杆塔上的绝缘配置有所提高，却没有把耐张杆的绝缘配置予以提高，进而导致耐张杆要承受比从前更大的负荷，使耐张杆的绝缘薄弱点产生。

(3)雷击经常出现在高山上或者是土壤电阻率比较高的地方。当接地电阻长时间深埋地下会被腐蚀，使导体的绝缘面积有效减少，分散雷电流的能力就会有所下降，严重时会导致地面断裂。质量不合格的接地电阻还容易引发绝缘闪络，接地电阻的变化和雷击跳闸的次数是成正比的。

(4)雷击也经常发生在避雷线保护角的大杆塔上，避雷线的保护范围一般是指以避雷线和外侧导线连线与垂直线之间的夹角就是保护角，它的主要功能是避免输电线不被雷电击中，保护角的大小和保护能力是成反比的。但是在实际运用中，它的保护作用被逐渐弱化，不仅没有很好地保护绝缘子串，还可能导致雷电对输电线的绕击状况发生。

3　防雷措施

3.1降低杆塔接地电阻

在防雷措施中，决定线路反击耐雷水平的决定因素是杆塔的接地电阻。塔顶电位的高低很大程度上决定于接地电阻值的大小，如果杆塔的接地电阻过于大，那么雷击时很容易造成塔顶电位上升，导致线路反击的状况。如果接地电阻的阻值合理，并且在雷电刚好击中塔顶或者避雷线时，接地电阻就会把很强的雷电流导入大地，进而保证了输电线路的安全。

　　　表1　电阻与线路耐雷水平的关系

表2降低杆塔接地电阻和提高U50%放电电压时的耐雷水平(kA)的关系

雷击方式杆塔接地电阻(Ω)U50%反击3.510479215763058绕击/11

从表1、表2中能看出杆塔接地电阻的大小将直接影响耐雷水平，降低杆塔接地电阻和提高U50%放电电压时能提高杆塔的耐雷水平。可结合每基杆塔所处地质结构特点和地形地貌，有针对性地实施措施，因地制宜，合理选择，通过使用降阻剂、换土、埋设足够长的接地体等方法降低杆塔附近土壤的电阻率。

3.2架设避雷线

在高压或者超高压的输电线路中，避雷线是最基础的防雷设施，其主要作用是避免雷直击输电线。避雷线的主要作用是可以分担一部分雷电流，使流入杆塔的电流有效减少，起到降低塔顶电位的作用；利用导线之间的耦合作用降低绝缘线路上的电压；利用对导线的屏蔽作用可以使输电线的感应过电压有效降低。输电线路的电压越高，在整体线路的造价中避雷线所占比例就越小，如果是220kV的输电线路中，全线都要架设避雷线。

3.3架设藕合地线

如果降低杆塔接地电阻的工作十分困难，可以采取在输电线下方架设地线的方法，使绝缘子串上的电压有效降低，而且耦合地线还可以起到一定的分散雷电流的作用。经过很多实践证明，耦合地线能使雷击跳闸率显著降低。

3.4采用不平衡绝缘原则

同杆架设双回路的输电线路设置方法能够节省很多线路用地，但一般的防雷措施在此种线路中防雷效果不佳，这时就可以根据不平衡原则，让两个回路的绝缘子串片数不相等。在雷击时绝缘子片数较少的回路先闪络，闪络后的导线就等于是地线，提高了另一回路导线的耐雷能力，确保另一回路能够继续供电。

3.5加装线路避雷器

图2　增强绝缘后同塔双回线路40雷电日下的单回雷击闪络率示意图

在一些雷电活动很频繁的地区，对于一些经过多次改造仍然不能达标的接地电阻杆段，就可以在线路上加装避雷器。当杆塔和导线之间的电位差高于避雷器的动作电压时，避雷器就能发挥其分流作用。这时有小部分雷电流经过杆塔或接地线流入大地，大部分电流经过避雷器流入相邻杆塔，有效提升了线路的耐雷水平。但由于装设线路避雷器的造价成本高，所以输电线路的有关单位应该科学选择安装位置，使有限的资金发挥最大效益。

3.6高杆塔加强绝缘

有些输电线路的路段特殊，需要使用很高的杆塔，这也代表着杆塔的着雷机会有所增加。对于很高的杆塔可以选择增加绝缘子串的片数或者是增加塔头之间的距离等方式来提升防雷能力。

从图2可以看出，增强绝缘可使线路反击耐雷水平得到提高，对绕击闪络仅有轻微改善。

4　结束语

随着架空线路杆塔越来越高，线路走廊越来越密集，客观导致输电线路遭受雷击的风险增大。要想提升高压架空输电线路的防雷性能，在输电线路的工程设计环节就应该开始重视，根据施工地的具体情况采取科学有效的防雷措施。防雷工作是一项复杂又繁重的系统工程，需要根据地形地貌、土壤的电阻率和运行经验等多方面进行研究，进而高效地完成高压架空输电线的防雷工作，对于保障电网安全稳定运行意义重大。

[1] 徐明.浅谈输电线路雷击分析与防雷措施[J].三角洲,2014(6):112.

[2] 赵长青.输电线路雷击分析和防雷措施探讨[J].供电企业管理,2013(3):42- 46.

[责任编辑：张一]

Overhead Transmission Line Lightning Protection Measure

ZHUANGYan1,2,LILu-yao3,MAChao3

(1.TrainingCentreofStateGridAnhuiElectricPowerCorporation,Hefei230022,China;2.AnhuiElectricalEngineeringProfessionalTechniqueCollege,Hefei230051,China;3.StateGridHuainanPowerSupplyCompany,Huainan232007,China)

For a long time, the transmission line trip caused by struck by lighting is a big threat to the stability and safety of power grid. It′s urgent to improve the resistance ability of transmission line to lighting stroke and as far as possible to reduce the loss and influence caused by lighting. This paper introduces the types of lighting stroke and analyzes the main reasons for the transmission line being struck by lighting. Meanwhile, some lighting protection measures for the transmission line are proposed.

transmission line; lighting stroke; lighting protection

2016- 06-27

庄严(1963-)，男，安徽合肥人，技师，国网安徽省电力公司培训中心，从事电力专业的教学工作。

李路遥(1989-)，男，安徽阜阳人，助理工程师，国网淮南供电公司，从事输电线路运维管理工作。

TM752+.5

A

1672-9706(2016)03- 0048- 03

马超(1969-)，男，安徽淮南人，高级技师，国网淮南供电公司，从事输电线路运行维护工作。