电网输电线路防雷方法研究

南通市海安县供电公司 吴厚宽

电网输电线路防雷方法研究

南通市海安县供电公司 吴厚宽

雷电会影响电网输电线路的安全运行，降低输电设备的可靠性。本文主要对电网输电线路的防雷方法进行了研究，首先介绍了电网输电线路遭受雷电时的放电原理；其次介绍了输电线路的防雷方法并给出了重点防雷区域的防雷措施；最后对线路的绝缘配合进行了研究。加强电网输电线路的雷电防护，对提高输电线路的可靠性，保证输电设备的安全运行具有重要的现实意义

输电线路；放电原理；防雷方法；绝缘配合

雷电是一种具有巨大破坏力的自然现象，雷电对电网输电线路的影响主要体现在两方面，一是雷电作用在电网输电线路上时，会使得输电线路瞬间具有最高可达十万伏的电压，高电压会损坏线路的绝缘，从而导致设备短路现象的发生；二是雷电作用在输电线路上时，会使得输电线路产生最高可达上千安的电流，造成输电线路短时间内释放大量的热量，进而导致线路金属融化现象的出现。雷电作用在输电线路上还可能造成输电线路的扭曲和断裂等情况，从而造成经济损失甚至是人员伤害。由此可见，加强电网输电线路的雷电防护，提高输电线路的可靠性，保证输电设备的安全运行具有重要的现实意义。

1 电网输电线路遭受雷电放电原理

雷电是由于雷云的积聚造成的，雷云分为上下两层，上层和下层所带的电荷种类是不同的，一般情况下上层的为正的电荷，下层为负的电荷。雷云距离地面都有一定的距离，由于受到雷云中带点分子的影响，地面上距离雷云较近的物体会出现感应电荷，进而造成雷击现象。对于输电线路来讲由于所处的位置偏高，本身又是电的良导体，因而很容易受到雷云的影响而遭受雷击。雷击的强度可以用雷电流来衡量，一般将顶端所测得的电流称之为雷电流。雷电的作用会导致输电线路瓷瓶的击穿，其原理是输电电路在发生雷击现象后，在线路中会产生冲击波，冲击波会形成一个瞬变的高磁场，瓷瓶中的电解质由于带电介质的影响而不再具有绝缘的功能，从而导致瓷瓶被击穿而形成导电通路。

2 电网输电线路的防雷方法

雷电会对电网运行的可靠性以及输电设备的安全性造成巨大的影响，因此本文重点研究电网输电线路的防雷方法。首先我们应该对电网输电线路进行分析，主要有：输电线路的类型，即区分主干输电线路还是分支输电线路；输电线路所在地区是否为雷电的高发区域；输电线路所处的地形和地表特征，包括海拔高度、周围的植被情况以及建筑物情况等；土壤的地租率的数值。在上述分析完成之后即可以对输电线路的防雷策略进行研究。

（1）输电线路途经线路的选择。雷击的发生区域是有显著的特征性的，比如山区的峡谷位置、被水流所环绕的区域、地下含有岛先行的矿物的区域以及突出的建筑物。所以在选择输电线路时，要首先避开这些区域，如果实在避不开的则尽可能选择发生雷击概率低的线路作为输电线路。

（2）避雷线防雷。避雷线是一种十分经济的避雷措施，一般会全线架设使用，避雷线除普通形式外还有绝缘的避雷线，绝缘避雷线能够减少电能的耗损，因而经济性更强。

（3）降低输电线路铁塔阻值。铁塔的电阻阻值过大会不利于电流的导出，因此通过降低输电线路铁塔的阻值可以有效的防止雷击现象的发生。目前，比较常见的方法有以下几种，一是使用电阻降阻剂，可以有效的降低铁塔的周围地面的阻值；二是通过将地面爆破，将电阻阻值低的材料放入产生的缝隙中。

（4）使用避雷器。避雷器的主要功能是将雷击产生的电流导向大地，是方法而装设避雷线防雷方法的一种补充，二者相结合可以起到非常好的效果。

（5）使用自动合闸装置。当线路遭遇雷击时会跳闸，雷击过后如果不及时合闸会对用户用电造成很大的影响。自动合闸装置可以保证雷击过后线路及时的恢复正常，进而使得事故率下降。

3重点线路节点的防雷措施

上面一节主要介绍了目前常用的输电线路的防雷方法，通过以上措施可以有效的降低雷击发生的概率，但是作为一些重点线路，以及重点线路的重点区域，其可靠性要求极高，所以要尽可能的避免发生雷击的现象，为此需要对这些重点线路和重点区域进行特定的雷击防护。主要方法有以下几种：

（1）针对变电所进线段的重点防护。变电所进线段如果遭受雷击会严重影响变电站的安全运行，因此该位置属于重点的防雷区域。为了防止雷击现象的发生，需要在该段线路装设避雷器和避雷线，提高耐雷水平。

（2）线路交叉时对交叉位置的防护。线路交叉有同等级的线路的交叉也有高压线路和低压线路的交叉，无论哪种情况，交叉点属于易发生雷击的部位，因此需要重点防护。具体防护方法可以装设避雷器或者保护间隙进行防护。

（3）输电线路跨越距离较大的情况的防护。当输电线路跨越距离较大时，其铁塔针对线路的防护能力就会降低，此时需要加强输电线路对雷击的防护能力，一般采用增加绝缘子数量，装设管型避雷器以及装设保护间隙等方法来进行重点防护。

4 线路的绝缘配合

绝缘配合是提高输电线路以及输电设备防雷水平经济而有效的方法。绝缘配合时从多个方面对输电线路的防雷水平进行评估，包括采用防雷措施的费用，防雷设备日常维护的费用，设备绝缘损坏所造成的损失。通过合理的选择绝缘水平，使得上述方面的花费的费用最小。

绝缘配合的首要步骤就是对输电线路整体的绝缘水平进行评估，分析电气设备能够承受的电压等级，设备的绝缘性能以及对电压的耐受能力。采用绝缘配合时需要考虑以下几个方面：

（1）对绝缘子串的片数和种类进行选择。绝缘子的片数应保证足够的绝缘强度，在重点的防雷区域适当增加绝缘子片的数量。对绝缘子类型的选择上，如果要求绝缘子的机械强度高，那么就选择盘型的，如果要求绝缘子的柔性好时，就选择长串的形式。

（2）空气间隙的设置应有一定的裕量，以保证可能出现的过电压等情况。另外外界环境对空气间隙的选择也有一定的影响，空气密度和空气湿度增加时会导致绝缘的放电电压随之升高。

（3）线路绝缘的强化。

5 总结

雷电是自然界中常见的现象，雷电会对电网输电线路的安全运行造成一定的影响。本文主要对电网输电线路的防雷方法进行了研究，介绍了选择输电线路、装设避雷线、降低铁塔阻值、装设避雷器、设置自动合闸装置等5种方法，同时给出了重点线路节点的防雷措施，最后最线路的绝缘配合进行了简要分析，所得结论对提升电网输电线路的防雷水平具有重要的意义。

[1]刘刚,席禹,唐军,李恒真,邓琳,许志恒．高压架空输电线路引雷对附近10kV架空配电线路雷击跳闸特性的影响[J]．高电压技术,2014(03)．

[2]赵淳,阮江军,李晓岚,谢耀恒,黄道春,谷山强．输电线路综合防雷措施技术经济性评估[J]．高电压技术,2011(02)．

[3]罗真海,何金良,曾嵘,高延庆,王 勇,孟庆波．爆破接地技术在降低杆塔接地装置接地电阻中的应用[J]．中国电力,1999(06)．

[4]颜喜平,许根养,敬亮兵,张杰,江龙才,李志娟,马福,李景禄．现场杆塔接地电阻和土壤电阻率测量存在问题及误差分析[J]．电瓷避雷器,2008(03)．

[5]詹花茂,林福昌,王晓瑜,钱冠军．输电线路雷电屏蔽若干问题及雷击仿真模型[J]．华中理工大学学报,2000(06)．

吴厚宽（1964—）,江苏南通人，大专，海安供电公司电气工程设计主管。