输电线路防雷技术研究

王仲津

摘要：输电线路是电力能源传输的重要通道，也是电力系统的重要组成部分。输电线路以架空线路为主，线路经过地区的气象环境各有不同，输电线路的雷击在电力系统雷害事故中占很大的比重。为提高电力系统的供电可靠性和电能质量，减少输电线路雷击跳闸率，合理选择防雷措施显得尤为关键。基于此，文章介绍了雷电流的形成以及主要参数，并分析了雷击故障的主要类型和具体的防雷措施。

关键词：输电线路;防雷技术;应对措施

引言

近些年我国经济迅速发展，人民生活水平日益提高，然而社会的发展离不开能源的消耗。电能作为重要的二次能源，在国民生活中占有举足轻重的地位。输电线路作为电能传输的通道，是电力系统的重要组成部分，然而也是电力系统最

薄弱的环节。由于输电线路分布区域广，绝大多数处于室外，经常处于大风、暴雨、雷电以及各种不确定因素的环境下，从而给电力系统的运行造成威胁。雷电作为常见的自然现象，是导致输电线路出现故障的重要因素。由于雷击引起输电线路的过电压可达到几百万伏，这一过电压也称为外部过电压或者大气过电压，如果这一大气过电压在系统内传播，就会给系统中的电气设备的绝缘带来极大威胁。加强防雷接地设计和设备维护，可以减少或防止此类问题的发生。

1、雷电放电概述

雷电作为常见的自然现象，在电力系统中会引起超过正常电压很多倍的雷电过电压，它是造成电力系统故障的主要原因。雷电放电所产生的雷电流流过输电线路将引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应，从而对输电线路安全稳定的运行产生巨大的威胁，所以在设备投入运行之前要进行运行截面的选择、设备的稳定性、开断能力、关合能力等一系列校验。从气体放电的特性来看，雷电属于一种超长空气间隙的火花放电过程。在设备实际运行时，雷电流具有极性效应，设备可当作棒极，雷云相当于板极。根据雷电放电的三个阶段，可将雷电流绘制成标准雷电流波形进行分析。

2、雷击危害

输电线路在遭受到雷击后，会形成以下危害。第一，感应雷过电压危害，即受到电磁感应的影响出现过负载现象。之所以会形成电磁感应是因为雷击中电塔、线路、地面时，其中产生的电荷与雷云所带电荷的极性相反。这时输电线路中的电压、电流就会异常，短时间内原输电线路就会成为高压线。此外，架空线路还会产生更加严重的感应雷过压问题，导致击穿事故。第二，直击雷过压危害。即雷电直接击中输电线路引发的过压问题。当输电线路被击中后，电流会随着接地导线流入大地，引发电压降，以致于雷击部位的电位升高。在这一过程中还有可能出现热效应、电效应等不良情况，造成更为严重的安全事故，甚至是造成人员伤亡。第三，雷电绕击。即雷电绕过避雷设施击中导线。常见于空旷地带的输电区域。当雷击击中导线之后，瓷瓶串就会有电流经过，并出现闪烁现象。可以说，雷电绕击对输电线路的危害非常大，电力企业应当提早预防。第四，雷电反击。当出现雷电反击现象时，输电线路有可能出现跳闸事故。因为电力设备遭受到雷击后，其中产生的击穿电流会击穿大地，导致接地电压瞬间提高。这时输电线路还会产生电压，引发雷电反击现象，导致瞬时放电电压急剧升高，瞬时放电电流急剧增大。结合以往的工作经验来看，每当出现雷电反击现象时，最终都会导致跳闸事故。

3、输电线路实际运行中的防雷技术

3.1 架设避雷针、避雷线

在输电线路上方安装避雷针、避雷线是应对雷击最为直接有效的方式，可以避免三相导线直接遭遇雷击。由于避雷针和避雷线一般都是直接接地，当雷电击中设备时雷电流将进行分流，从而降低雷击过电压。由于避雷线与输电线路之间具有耦合作用，可以使耦合系数增加，降低过电压。避雷线一般采用机械强度很高的钢绞线，在系统中会发生一相甚至多相断线的情况，这时避雷线还可以起到一定的支持作用。

3.2 合理规划输电线路路径

雷电活动是无法完全避免的。尤其是某些地区的雷电活动非常频繁更容易造成雷击事故。所以，要提前规划输电线路，尽可能地避开雷电活动频繁区域，减少输电线路雷击事故。具体来说，要避开如下区域：第一，地下含有导电矿物或地下水位高的区域;第二，平原、山区的交界处，或是地形地貌易改变的区域;第三，地区土质的电阻易发生变化的区域，如断层带;第四，山区多风地带、山口峡谷地带;第五，植被较多的向阳区或是山丘顶部;第六，被河流、森林、水库等包围的盆地区域。这些区域极易发生雷击现象，导致输电线路受到雷击。

3.3 采用合适的防雷接地装置

接地电阻是防雷措施中一个重要的参数，在防雷设计中具有重要意义。各种防雷设备要配备合适的接地装置才能达到降低过电压的目的，所以接地装置在防防雷中尤为关键。防雷接地是一种常见的接地装置，使接地电阻减小则可以增加输电线路的耐雷水平。如果接地电阻阻值过大，线路遭受雷电袭击时，杆塔顶端的电位将会随接地电阻值的增大而升高。过高的电位将使绝缘子发生击穿现象，导致线路出现故障;反之降低线路接地电阻则将降低杆塔顶端电位，对输电线路绝缘有一定的好处。

输电线路大多处于室外有着错综复杂的地理环境，受环境的影响使得接地电阻大不相同。所以不同的环境与不同的接地体相对应，通过导线将接地体与避雷线相连接，埋藏在大地中的接地体大多采用扁形或圆形钢;由于有些环境中岩石的土壤电阻率較高，为了减小接地电阻有时需要加大接地体的尺寸。在高电压等级输电线路当中可采用增大接地网面积，接地网的电容与其面积成正比，电容值越大对应的电阻值将会越小;增加垂直接地体同样是利用电容增加的原理降低基地电阻。

3.4 减少避雷线保护角

避雷线保护角是避雷线和导线间与垂直线的夹角，架空地线如果具有较小的保护角，那么当出现雷电时，发生绕击的概率将减少，从而提高输电线路的耐雷水平，但是出于经济性和安全性的角度考虑，不同的电压等级对保护角的大小要求各不相同。保护角的选取要在线路安装之前就做好预算，当线路投入运行时则不可改变保护角的大小。同一电压等级架空线路处于不同地区时，其避雷线保护角也应有所区别，一般山区雷电更为频繁，所以山区的架空线路上避雷线保护角应较平原地区避雷线保护角小一些。

3.5 定期维护杆塔

经过长时间运行，杆塔难免会受到外界环境的影响出现腐蚀、倾斜、裂痕等问题，出现使用性能下降问题。所以，为了进一步提高输电线路的防雷性能，电力企业还应安排运维人员，定期进行杆塔的检查、维护，确保杆塔始终处于良好运行状态。例如定期对杆塔接地装置进行巡视、维护，重点检查杆塔的接地引下线、接地螺栓、接地体、接地电阻值等，确保接地引下线完好、接地螺栓紧固、接地体无腐蚀、接地电阻值是否符合规范。若发现杆塔出现接地不良问题时，运维人员应及时采取更换、紧固、除锈等措施，提升杆塔接地性能，确保在雷击发生时杆塔能起到应有的作用，保护输电线路。此外，在线路杆塔接地装置投入运行3-5年时，要进行接地装置的开挖抽检，确认接地装置是否出现了劣化。若出现劣化则应及时更换、维护。

结 论

综上所述，雷击会给输电线路带来各种危害，为保证电能质量，提高供电可靠性，必须合理规划输电线路、安装防雷设施等防雷技术，降低各种不良因素对输电线路防雷性能的影响，消除雷击给输电线路带来的危害，提升电能质量，以保障电力能源的高效安全。

参考文献

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