输电线路防雷技术分析

秦志清，张 健，周宗义，夏维宏

宣城供电公司输电运检工区，安徽宣城，242000

1 概 述

输电线路防雷保护的目的就是尽可能减少线路雷害事故的次数和损失。纵观国内外多年运行经验，行之有效的线路防雷措施主要有架设避雷线、降低杆塔接地电阻、装设线路避雷器、架设耦合地线、提高输电线路绝缘水平、采用不平衡绝缘等措施。

1.1 架设避雷线

架设避雷线是高压输电线路最基本和最有效的防雷保护措施，线路电压越高，采用避雷线的效果越好，造价也越低。避雷线的主要作用是防止雷电直击导线，同时还有以下辅助作用：一是对雷电流起分流作用，减小流过杆塔的雷电流，降低塔顶电位；二是对导线具有耦合作用，降低雷击杆塔时绝缘子串上的电压；三是对导线具有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。

1.2 降低杆塔接地电阻

降低杆塔接地电阻可以减小雷击杆塔时的电位升高，防止反击导线，对110 kV及以上的混凝土杆或铁塔线路是很有效的防护措施。规程规定，有避雷线的线路，每基杆塔(不连避雷线)的工频接地电阻在雷季干燥时不超过表1所列的数值。

表1 接地电阻限值

一般来说，对于土壤电阻率低的地区，应充分利用杆塔的自然接地电阻，但发电厂、变电所的进线段除外。工程实践中，应根据每基杆塔的情况进行经济技术对比，采取有效的降阻措施，例如，多根放射形接地体，可连续伸长接地体、填充电阻率较低的物质和采用接地模块进行降阻，还可以采用爆破接地技术和多支外引式接地装置进行降阻。

1.3 装设线路避雷器

即使全线架设避雷线，也不能完全排除在导线上出现电压的可能性，安装线路避雷器可以使因雷击所产生的电压超过一定的幅值时动作，给雷电流提供一个低阻抗的通路，使其泄放到大地，从而限制电压的升高，保障线路、设备安全。

目前，国外已广泛使用线路型合成绝缘氧化锌避雷器用于输电线路的防雷，取得了很好的效果。随着科技的不断发展和进步，我国也对线路避雷器开始了研制和开发，目前线路避雷器已经广泛地应用于电力部门[1]。在输电线路中，常用的避雷器有阀型避雷器、管型避雷器、氧化锌避雷器等。氧化锌阀片在正常运行电压下，阀片的电阻很高，仅可通过微安级的泄漏电流。但在强大的雷电流通过时，却呈现很低的电阻，使其迅速泄入大地，实现限压分流的目的。阀片上的残压几乎不随通过电流的大小而变化，时常维持在小于被保护电器的冲击试验电压，使设备的绝缘得到保护，雷电流过后又恢复到原绝缘状态。

1.4 架设耦合地线

耦合地线可起两个作用：一是降低接地电阻，《电力工程高压送电线路设计手册》指出，连续伸长接地线是沿线路在地中埋设一二根接地线，并可与下一基塔的杆塔接地装置相连，此时对工频接地电阻值不作要求——国内外的运行经验证明，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。二是起一部分架空地线既有避雷线的分流作用，又有避雷线的耦合作用。据某单位的运行经验，在一个20基杆塔的易击段埋设耦合地埋线后，10年中只发生一次雷击故障，有文献介绍可降低跳闸率40%，显著提高线路的耐雷水平。

1.5 提高输电线路绝缘水平

由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔(如跨河杆塔)，这就增加了杆塔落雷的机会。高塔落雷时塔顶电位高，感应过电压大，而且受绕击的概率也较大。为降低线路跳闸率，可在高杆塔上增加绝缘子串片数，加大大跨越档导线与地线之间的距离，以加强线路绝缘。

1.6 采用不平衡绝缘的方式

不平衡绝缘方式主要用于现代高压和超高压线路中日益增多的双回线路，此类线路如果采用通常的防雷措施不能满足要求，则可以采用不平衡绝缘方式来降低双回路雷击同时跳闸率。原则就是使用两个回路的绝缘子片数有差异，当有雷击时，绝缘子片数少的回路先闪络，闪络后的导线相当于地线，增加对另一回路导线的耦合作用，提高另一回路的耐雷水平使之不发生闪络，以保证另一回路继续供电。但是，当雷电流很大时，该方法仍不能完全保证两回路不同时跳闸，不能消除两回路同时跳闸造成的停电故障。

2 智能电网时代防雷新举措

长期以来，线路防雷所进行的传统工作是：尽可能降低杆塔接地电阻；尽可能增加杆塔绝缘；尽可能减少边导线保护角；装设耦合地线等。随着智能电网战略的提出以及科学技术的进步，近期人们也提出了一些防雷保护的新举措，主要有采用负保护角、在避雷线上加装侧向短针等。

2.1 负角保护

输电线路的杆塔大都处于山坡或山顶,由于地形起伏较大,气流多变活动强烈,导致雷电活动频繁,落雷密度高,是雷电的多发地带。同时，山区土壤电阻率较高,边坡角度大,加上雷电发生时常常伴有大风天气,使得较大档距中央的避雷线对边导线的保护角失效,装设避雷线的线路经常出现雷绕过避雷线而击于导线的现象。在220 kV线路多雷区和易击点的杆塔上安装负角保护针,能有效减少输电线路遭受雷电绕击,降低雷击跳闸率,从而提高输电线路安全运行水平。

2.2 在避雷线上加装侧向短针

雷电在绕击导线时，多数是绕击在距离杆塔较近的导线上，这是由于在输电线路中，为了保护三相线路的防雷，避雷线支架通常是在2个边导线之间，无法为边导线提供完全的雷电屏蔽作用，始终都有一定的角度暴露在雷电绕击的范围内；而如果使避雷线对导线的保护角减小或使避雷线保护角为负角度时，又不能对中相导线提供保护，为此，在单回路中，只能减小避雷线保护角而不能过分减小。

加装避雷线侧向避雷针正是为了上述原因，在距离杆塔25 m和30 m的位置及杆塔避雷线支架上各安装一个避雷线侧向避雷针，有效地减小这一区域的地线保护角，对导线起到雷电屏蔽作用。

3 结 语

输电线路的防雷并不只是以上一些措施就能彻底解决的，而是一个任重而道远的任务。特别是我国提出建设智能电网战略后，输电线路防雷保护工作会面临更多的机遇和挑战。随着各种新技术的应用，在今后的线路维护工作中还会遇到更多新问题，随着运行管理经验的不断丰富，再将成熟的新方法和新技术运用到实际工作中去，线路防雷工作一定会提升到一个更高的水平。

参考文献：

[1]王春杰，祝令瑜，汲胜昌，等.高压输电线路防雷保护的现状与发展[J].电磁避雷器，2010(3)：35-46