输电线路防雷接地措施的重要性及改进方法

王鹏

摘要：输电线路一般都是在室外，经常受到台风、雷电以及大雨等多方面的自然气象条件直接影响，从而给电力系统运行带来不稳定的影响。雷电是造成输电线路故障最主要的因素之一，会使输电线路出现烧毁或者短路现象，产生雷击跳闸等事故;由于雷击的电流很强大，在输电线路上将产生远高于线路额定电压的“过电压”，甚至会对电力系统内相关设备造成较大的损害，因此加强防雷接地设计及维护，能够减少或防止此类问题发生。鉴于此，本文对输电线路防雷接地措施的重要性及改进方法进行分析，以供参考。

关键词：输电线路;防雷;重要性

中图分类号：TM862     文献标识码：A

引言

随着我国的社会进步，如今处于电网优化的建设中，为了能提高高压输电线路当中的电气设计水平质量，设计人员必须对电气设计有科学的掌握，重视杆塔的型号和防雷抗冰的选择，并对输电线路设计等多方面知识进行专业有效培训，提升其设计以及应用技能，保障整体的高压输电线路电气设计的价值，从而使我国高压输电行业可以更好地发展。

1输电线路防雷保护概述

输电线路由于分布面积广易受雷击，这是线路故障的客观原因。同时，雷击后，雷电波将沿输电线路侵入变电站，输电线路的绝缘水平一般高于变电站设备的绝缘水平，给变电站电力设备带来危害。因此，应充分注意线路防雷。根据过电压的形成过程，线路产生的雷电过电压一般可以分为两种，一个是雷击线路附近的地面，这是由电磁感应引起的，也可以称为感应雷电过电压。另一种是线路上引起的雷击过电压。运行经验表明，直接雷击对高压电力系统的危害更有害。在工程计算中，通过防雷等级和雷击跳闸率来测量输电线路的耐雷性能和防雷效果。

2高压输电线路电气设计过程

2.1设计前期分析

首先，有关电气设计人员必须要对路径所经的地形做出深层的研究，对有关设计成本也要做出准确选择，以减少前期工作中的设计成本，以此提升电气设计的高水平以及高质量。例如针对电气的选材要科学准确，能防止在工程的资源方面出现浪费的情况，确保后期制作完成的电气设计要有安全性、合理性。其次，电气设计人员要具备非常专业的素养，针对不同地区在运行线路的前期设计做出分析后，选择出针对高压输电线路的设计可实施的方案，并可以有效解决其中的问题。设计人员可以在施工环境和技术设备上提前做出有关电气设计方面的思考，以此提升电气设计的水平以及质量。

2.2施工阶段分析

高压输电电气的设计过程中，相关专业及设计人员要密切地配合，出现的各种各样问题要及时解决，也要对不切合实际的设计施工方案做出有效调整，这样有利于施工过程中合理的操作，优化施工流程，从而提升施工质量水平。

3雷击故障的主要类型

一种为雷直击杆塔故障，由于架空输电线路的日常运行维护的需要，在长长的线路走廊中，经常会跨越低压线路、通讯线路、公路、江河、树木等，需要将杆塔建设的尽量高一些，这样有利于日常的运行稳定性和安全性。杆塔的高度比较高，又独立的耸立在荒野上，很容易遭受到雷击现象。当雷电击中杆塔，并且瞬间击穿绝缘子时，就会造成单相接地的线路跳闸故障。

二种为雷击线路周边故障，雷击过程中，击中架空输电线路周边区域时，可能造成架空输电线路形成瞬时间的感应过电压，过大的感应过电压产生极大的电荷量，击穿绝缘子，造成绝缘子闪络故障。

4线路雷击防护的基本原理

4.1外部防雷——防止雷直击导线

架空避雷线是人们长期实践证明有效的防止直击雷的方法，在0级保护区即外部做无源保护，主要由避雷线和接地装置这两个部分组成。其作用机理为架空避雷线高于输电线路，当雷击接近地面时，架空地线附近电场发生变化，雷电先击中避雷线，避雷线对输电线路起到了保护作用，雷击产生的大电流通过接地线导入大地，降低塔顶电位，降低感应过电压从而使被保护物免受雷击。

4.2可控放电避雷针的作用机理和保护特点。

一般来说，雷电发生时，雷云对地面的发电有两种形式，即上行雷闪和下行雷闪。下行雷闪顾名思义是指雷电先导自上而下发展的雷闪。当雷云在地面附近放电时，会产生非常强大静电场，因此造成的雷电流幅值较大，且陡度较高。平均电流幅值为30～44kA。平均陡度为24～40kA/μs。下行雷闪则正好相反，是指雷电先导自下而上发展的雷闪，几乎不会产生由上而下的主放电，所以放电电流的幅值较小，陡度较低。平均幅值小于7kA，平均陡度小于5kA/μs。上行雷闪先导从下到上发展，先导要么直接进入雷云的电荷中心，要么拦截从雷云向下发展的先导，以便在空中进行中和雷云的电荷反应。这样自雷云向下的先导就不会扩展到保护对象上。上行雷闪的另一个特点是上行先导还对地面物体有屏蔽效应，这可以减轻放电期间地面物体上的感应过电压。

5线路上常用的防雷措施

5.1增强线路绝缘水平

适当增加绝缘子的爬电距离，比如增加片数、使用爬电距离更大的绝缘子类型、使用更长的绝缘子等，能够提升雷电击穿的电压幅值，可以提升线路的耐压水平，达到增强绝缘水平的目的。但要做好输电线路与变电站之间的绝缘配合，避免架空输电线路成功防范雷击，却造成雷电波入侵并损坏变电站设备的事件发生。

5.2架设耦合地线

耦合地线往往架设于线路导线的下方部位，架设耦合地线也是防范输电线路雷击故障的较好的方法，采用架设耦合地线的方法，可以降低雷击时绝缘子上的感应电压，防范绝缘子被过大的瞬时感应过电压损坏。架设耦合地线能够起到对雷电流的分流作用，对于减小架空输电线路的反击雷跳闸率，有较好的效果。实践证明，当线路杆塔处于较差的地质条件下，比如山区岩石地带，杆塔的绝缘电阻不容易进行降低时，采用架设耦合地线的方法，对于防范雷击危害有很好的效果。

5.3安装可控放电避雷针

可控放电避雷针，在架空输电线路中有较为广泛的应用，它属于塔顶形式的避雷针。可控放电避雷针具有特殊的结构，通常安装在架空输电线路的杆塔顶端。它可以有效降低线路的绕击率，从而达到预防雷击故障的作用。可控放电避雷针的优点在于，它的针头处于一种浮动状态，可以形成较为均匀的电场，储存其感应到的雷云电场能量，當其储存的能量达到临界值时，就会进行放电，拦截雷电，使得送电线路免受雷击的损害。

结束语

电力系统安全可靠性是电力工作永恒的主题，架空输电线路是电力系统不可或缺的部分。据统计，线路故障的一个相当大的部分是由雷电引起的，在110kV及以上线路中可以达到60%到80%的比例。雷电是一种普遍现象，在大自然中无法躲避。输电线路广泛地分布在野外，闪电易击中地面上凸起的物体，尤其是带电物体。同时，线路的雷击频率与架空输电线路的高度和长度呈正相关的关系。即使超高压、特高压架空输电线路的绝缘水平相对较高，雷电对输电线路的威胁也是一直存在的，因雷电导致的跳闸仍是主要的线路故障，因而架空输电线路防雷保护一直是人们极为关注的课题。

参考文献：

[1] 李伟.输电线路运行检修和防雷技术研究[J].通讯世界，2018（11）：60-61.

[2] 沈建雄.架空输电线路的防雷设计探讨[J].建材与装饰，2018（46）：223-224.

[3] 徐薇，陈华.农村输电线路的防雷及接地保护技术[J].西藏科技，2018（11）：57-58.

[4] 樊志超，赵瑞东.220kV高压输电线路防雷接地技术的相关研究[J].通信电源技术，2018，35（10）：53-54.

[5] 黄荣干.水电站35kV输电线路防雷技术方案研究[J].电子测试，2018（20）：108-109.

（作者单位：国网江苏省电力有限公司扬州供电分公司）