输电线路防雷措施

许忻扬 安军 王海荣

摘要：架空输电线路防雷是电力系统防雷工作的重要方面，常用的防雷措施有：架设避雷线、安装避雷针、加强线路绝缘、装设保护间隙装置、降低杆塔接地电阻等。解决线路的雷害问题，要从实际出发因地制宜，综合治理。

关键词：输电线路;雷电过程;防雷措施

中圖分类号：TM863   文献标识码：A   文章编号：1672-9129（2020）12-0067-01

1 引言

近年来，雷击一直是电网输电线路发生跳闸故障的主要原因之一，了解和掌握雷电活动规律、雷击杆塔的物理过程、输电线路防雷措施的机理，乃至进一步深入研究线路设防标准与雷击故障率、各类防雷设施与雷击故障率的定量关系，使这些知识能在线路设计、运行维护中得到应用，对提高线路的可靠运行有重要的意义。

2 输电线路防雷击的重要性

2.1机械效应。雷击输电线路时，导线的区服点会由于焦耳热而降低，径向自压缩力有可能超过导线的屈服点，从而使钢芯铝绞线发生形变，最终导致原本组合在一起的不同材料发生剥离和分层，降低了导线的机械强度，从而发生断线、断股事故。

2.2电气效应。输电线路防雷重点在于雷电电气效应产生的过电压的防护。雷击过电压超过线路绝缘耐受水平时，将使导线和地（地线或杆塔）发生绝缘击穿闪络，而后工频电压将沿此闪络通道继续放电，发展成为工频电弧，电力系统的保护装置将会动作使线路断路器跳闸影响正常送电。

3 雷击杆塔的物理过程

根据过电压形成的物理过程，雷电过电压可以分为两种：直击雷过电压，是雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引起的线路过电压;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。

4 输电线路的防雷措施

4.1架设地线。地线是输电线路最基本的防雷措施之一。地线在防雷方面有以下功能：

（1）防止雷直击导线;

（2）雷击塔顶时对雷电流有分流作用，减少流入杆塔的雷电流，使塔顶电位降低;

（3）对导线有耦合作用，降低雷击杆塔时塔头绝缘（绝缘子串和空气间隙）上的电压;

（4）对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。

4.2降低杆塔接地电阻。对一般高度的杆塔，降低接地电阻是提高线路耐雷水平防止反击的有效措施。

降低杆塔接地电阻，一般可采用增设接地装置（带、管），采用外引接地装置或连续伸长接地线（在过峡谷时可跨谷而过，起耦合作用）。连续伸长接地线是沿线路在地中埋设1～2根接地线，并可与下一基杆塔的接地装置相连。此时对工频接地电阻值不作要求。国内外的运行经验表明，它是降低高土壤电阻率地区杆塔接地电阻的有效措施之一。除上述措施外，对特殊地段亦可采用化学降阻剂降低杆塔接地电阻。

4.3架设耦合地线。为了提高线路的防雷性能，减少线路的雷击跳闸率，可采用在导线下面（或其附近）加挂耦合线（即架空地线）的办法。加挂耦合地线虽不能减少绕击率，但能在雷击杆塔时起分流作用和耦合作用，降低杆塔绝缘上所承受的电压，提高线路耐雷水平。

4.4其他几项具体措施。

（1）装设自动重合闸。据统计，我国110kV及以上输电线路的自动重合闸重合成功率可达75﹪～95%，35kV及以下线路约为50%～80%。因此，DL/T620-1997要求，各级电压线路应尽量装设三相或单项自动重合闸。

（2）加强绝缘。输电线路绝缘子（串）架设于输电线路与杆塔之间，主要承担电气绝缘和机械支撑的作用，还要承受覆冰、风偏、舞动、地震等极端气候条件导致的极端机械负荷以及雷电和操作过引起的过电压。输电线路绝缘子（串）主要有盘型悬式玻璃绝缘子、盘型悬式瓷绝缘子、棒形悬式复合绝缘子串等。当输电线路遭受雷击时，若绝缘子串的绝缘性能足够强，则可以保证其不被击穿，确保输电线路与杆塔之间的电气绝缘，从而保证输电线路的电气可靠性。

（3）加装线路避雷器。线路避雷器通常是指安装于架空输电线路上用以保护线路绝缘子免遭雷击闪络的一种避雷器。线路避雷器运行时与线路绝缘子并联，当线路遭受雷击时，能有效地防止雷电直击和绕击输电线路所引起的故障。

从间隙特征上讲，线路避雷器大体上分为无间隙和有间隙避雷器两大类，有间隙避雷器又有外串间隙和内间隙之分，由于产品制造和运行方面的原因，内间隙避雷器在线路上几乎不用，因此有间隙线路避雷器通常是指外串联间隙避雷器。有间隙线路避雷器作为主流的线路避雷器，又有纯空气间隙避雷器和绝缘子支撑间隙避雷器2种主要形式。

无间隙线路避雷器主要用于限制雷电过电压及操作过电压;带外串联间隙线路避雷器由复合外套金属氧化物避雷器本体和串联间隙两部分构成，主要用于限制雷电过电压及（或）部分操作过电压，是应用最广泛的线路避雷器。

（4）避雷针。输电线路所用避雷针主要有可控放电避雷针和侧向避雷针两种。

可控放电避雷针是一种安装在输电线路杆塔顶部的一种具有特殊结构的避雷针装置。可控放电避雷针的应用目标是降低线路绕击率以降低线路雷击跳闸率。

侧向避雷针主要有塔头侧针和架空地线侧针两种形式，其通过在杆塔或架空地线上安装水平侧针，以增强杆塔或架空地线对于弱雷的吸引能力，增加保护范围而达到降低输电线路绕击率的一种防雷技术。架空地线侧针安装维护难度大;在运行过程中，甚至出现过拉断地线的情况，因此应当谨慎使用。

结语：综上所述，为防止和减少雷害所造成的故障，设计中要全面考虑高压送电线路经过地区雷电活动强弱程度、地形地貌特点和土壤电阻率的高低等情况，还要结合原有高压送电线路运行经验以及系统运行方式等，通过比较选取合理的防雷设计，提高高压送电线路的耐雷水平。

参考文献：

[1]东北电力设计院. 电力工程高压送电线路设计手册. 北京：中国电力出版社，2002

[2]解广润. 电力系统过电压[M]. 北京：水利电力出版社，1985

[3]刘继. 过电压保护欲防雷技术的历史、现状和未来，2007

[4]国家电网公司运维检修部. 输电线路“六防”工作手册.防雷害. 北京：中国电力出版社，2015.7