浅谈高压输电线路防雷技术

赵喜宾

摘要：本文对当前高压输电线路防雷技术中存在主要问题--避雷线保护角过大、杆塔的隐患缺陷维护、地网屏蔽不合理等，进行深入分析，根据影响输电线路防雷技术应用效果的各种因素，如线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌的特点、土壤电阻率的高低等条件，提出了相应的解决措施。

关键词：现状;高压输电线;防雷技术;措施

中图分类号：TM8文献标识码：A文章编号：

引言：

雷电危害对电力系统的影响面积最大、范围广，并且危害程度也非常大，因此电力系统的雷电防治工作是一项非常艰巨的任务，特别是高压输电线路的防雷工作，更为重要。由于雷电是自然现象，目前人们尚未能熟练地掌握其规律性，没有可靠绝对有效的技术对其进行防御，不能有效地降低雷击频率，也无法有效保障人们的生命财产安全。如何实施高压输电线路防雷的有效措施，已经成为电网工作的重点，高压输电线路防雷技术也成为各国电网工作重点，目前仍需对其进行研究，研究的成果将会为科研单位及相关的实行部门提供相应的依据。

1.高压输电线路防雷技术发展现状

据统计，在我国高压输电线路运行的总跳闸事故中，由雷击引起的跳闸事故占 40％- 70％，尤其在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击引起的跳闸率更高。从国外的实际运行经验来看，雷击仍然是输电线路安全可靠运行的主要危害，电力系统事故中雷害事故一般占 50％以上，例如：瑞典因雷击引起的事故占所有事故的 51％；日本 50％以上的电力系统事故是由于雷击输电线路引起的；国际大电网会议的统计资料表明：美国、加拿大等 12 个国家，电压等级为 275～500 kV，总长 3．27 万公里的输电线路，雷害事故占总事故的 60％。输电线路的电压等级越高，遭受自然雷害的几率也随之增加。

雷电波沿着输电线路侵入变电站，就会对变电站设备构成巨大威胁。变电站是电力系统的枢纽，站内的变压器等主要电气设备的内绝缘大多没有恢复能力，一旦雷击损坏，有可能造成大面积停电，给生产和生活带来重大损失和影响

因此，如何切实有效地制定以及改善输电线路和变电站的防雷措施，已经成为确保电力系统安全、可靠、稳定运行的重要工作之一。到目前为止，包括我国在内的世界各国已经在该领域开展了大量的研究工作，研究成果成为科研设计单位和运行部门的重要参考资料。

2.高压输电线路防雷措施

2.1架设避雷线

避雷线是高压和超高压输电线路最基本的防雷措施,其主要目的是防止直击雷入侵导线,此外,避雷线对雷电流有分流作用,可以减小流入杆塔的雷电流,使塔顶电位下降;通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘上的电压;对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。线路电压愈高,采用避雷线的效果愈好,而且避雷线在线路造价中所中比重也愈低。因此规程规定,220kV 及以上电压等级输电线路应全线架设避雷线,110kV 线路一般也应全线架设避雷线。

2.2 避雷保护角的设置

在之前的设计中，往往是按照相关的规定，只要求避雷线满足杆塔保护角的范围即可，并未考虑避雷线以及线路走廊内相应的山坡对导线绕击雷侵害的影响，因此，避雷线与导线的垂直角即防雷保护角的大小对输电线路的防雷效果非常重要。

为了提高避雷线对导线的屏蔽效果,减小绕击率,保护角一般采用20°-30°。220kV及 3 3 0 k V 双避雷线线路应做到 2 0 °左右,500kV 及以上线路都架设双避雷线,保护角≤l5°。设计时减小外边相避雷线的保护角或者采用负角保护，可以有效的减少雷电绕击的概率。如果在山区进行线路绕行，就应采用效屏蔽角公式计算校验杆塔有效保护角，在设计时，一定要对保护角偏大的问题做出合理化策略，尽量减小保护角减少雷电绕击概率，尽量减少雷击事件。避雷线主要起到引流作用，应在每个杆塔处接地在双避雷线的高压输电线路上，正常的工作电流将在每个档距中2 根避雷线所组成的闭合回路里感应出电流井引出功率损耗。为了减小损耗，同时为了把避雷线兼作通讯及继电保护的通道，可将避雷线经一个小间隙对地绝缘，雷击时，间隙被击穿，使避雷线接地。由此可知，使避雷线的保护角减小或使用负角进行保护，可以有效减少雷击事件的发生、降低损失。

2.3降低杆塔接地电阻

避雷线受到雷电入侵后，雷电流会沿避雷线经引线、杆塔流入大地，如果杆塔接地电阻过大，雷电流在流经杆塔时会产生大量热量，而对杆塔造成很大伤害，不能有效地泄流，甚至会引起避雷线断线的事故，因此，降低杆塔冲击接地电阻，这是降低雷击跳闸率最经济实惠的方法，也可有效提高线路的防雷水平。高压输电线路防雷水平的高低将会随杆塔接地电阻的增加而降低。只有确保架空地线、接地引下线、地网相互之间的有效连接，才可以保证杆塔接地电阻的降低。在土壤电阻率低的地区，应充分利用铁塔、钢筋混凝土杆的自然接地电阻，地址条件较好的地方，可埋深及加长水平射线，能有效降低冲击接地电阻。对于塔基及接地体周围土层电阻率较高，土层较薄，沙央石的地方，但深层土质较好时，可在引出水平射线上加装垂直接地体；也可考虑因地制宜地增设集中接地装置；必要时使用长效防腐蚀降阻剂。在运行中应认真改善接地电阻、补装丢失的接地线，并应特别注意与杆塔接触良好，使雷电流通道畅通。接地网与杆塔连接不好（虚接、断脱等)时，即使接地电阻合格，同样会发生反击，而这类问题，在运行维护工作中往往容易被忽视。在实际运维工作中，也曾发现杆塔与接地网的连接存在问题，因此在今后的工作中，运行人员应加强对杆塔接地引下线与杆塔连接的检查。

2.4设置自动装合闸

安装自动重合闸装置是绝缘方式较好的选择，由于线路绝缘自身恢复能力较强，当雷击所造成的闪络事故在线路跳闸之后，自动重合闸装置会在很短的时间内进行合闸，此时线路因雷电引起的过电压等问题已经恢复，重合闸后线路恢复送电，可以大大减少线路停电时间。因此安装自动重合闸装置可有效减少雷击引起的事故停电时间，减少损失。

2.5合理采用改善屏蔽方面的技术措施

改善屏蔽方面的技术措施一般有：在导线下方架设藕合地线，横担与避雷线间架设辅肋地线，塔顶安装单根避雷针或多针系统，横担上设置负角保护针和预放电捧。这些措施可在全线使用，但考虑经济性，也可仅在“易击塔”、“易击段”使用。藕合地线不仅有增大藕合系数的作用，用击距法进行防雷分析，藕合地线还有增大对下导线的屏蔽作用，相当于降低了导线对地高度或杆塔对地高度。运行经验证明，藕合地线对降低线路的雷击跳闸率效果显著，约可降低50%左右。在横担上补设负角保护针和预放电棒。设负角保护针是使其对导线的保护角为负值，对降低绕击率有效。设预放电棒使对导线的藕合系数增大，对提高线路反击耐雷水平有效。在上横担与避雷线间补设辅助地线，是为了减小保护角和增大藕合系数。塔顶装设单根避雷针或多针系统，在防绕击直接手段有限的情况下，该方法实际上是将“防绕击”问题转换成“防反击”问题，目前很多线路雷击跳闸主要形式是绕击，在认真核算反击跳闸率的基础上，“防绕击”问题转换成“防反击”问题是现实可行的。

2.6选取合理的绝缘方式

要想减少高杆干塔地段被雷击中的次数，减少绕击的电流值，就要加强绝缘。为了降低跳闸率，要增加绝缘片数，加大跨越档的导线、地线之间的距离，以加强线路绝缘达到提高线路耐雷水平，但必须保证成本的合理；对于高压同杆双回线路可以采用增强回路绝缘强度的绝缘方式，使双汇线路的跳闸率得到降低。在满足这些条件的同时，还要对其经济以及技术进行全面的对比。

3.结语

高压电路防雷技术的合理设计，将会减少或降低雷击的跳闸率。由于雷电是自然现象，很难掌握其规律性，只能按原有的经验，在原来的经济技术的基础上，采用新的技术对其进行预测，做好防控工作，尽量降低防雷概率，使雷击的跳闸次数减少。我国当前的防雷技术还不够成熟，如何有效地降低或消除雷电事故，仍需继续探索，不断总结经验教训，使输电线路防雷技术更加完善

参考文献：

[1]周泽存,沈其工,方瑜等.高电压技术[M].北京:中国电力出版社,2004.

[2]左来明,张凌云.高压输电线路综合防雷技术研究[J].东北电力技术,2007.

[3]杨远.输电线路防雷击跳闸措施的研究.贵州省电机工程学会 2007 年优秀论文集,2008.