输电线路雷害原因及防雷对策探索

李昊++张丽玮

摘 要：目前我国输电线路常用的防雷措施有：安装避雷针、架设避雷针、装设耦合地线、升高避雷线、使用接地降阻剂等。采用上述操作都可以降低杆塔的雷击杆率，减弱电流的强度，从而达到保护输电线路的目的。

关键词：输电线路；雷害原因；防雷对策

引言

目前，我国大多数线路故障都是由雷击引起跳闸的，尤其是山区的输电线路，由于山区地势高，土壤电阻率高，线路耐雷水平低，所以在雷雨天气，防雷效果差，使得杆塔雷击活动频频发生。由于环境条件的不断恶化，输电线路跳闸的故障日渐增加，对我国电力系统安全稳定的运行带来了严重的影响。

一、雷害原因分析

電力高压输电线路避雷线或杆塔遭雷击时，一部分雷电流通过架空避雷线流向相邻杆塔入地，另一部分雷电流经本杆塔入地释放，此时杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，规程上称冲击接地电阻。雷击杆塔雷电流沿杆塔入地排泄时，引起塔顶电位迅速升高，这时塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值加上工频电压幅值Ux的和，若超过本绝缘子的50%冲击放电电压时，则发生从横担沿绝缘子串对导线的闪络，成为反击雷。

当雷击于输电导线附近的地面时，会在线路的三相导线上产生感应雷过电压，这是因为在雷电放电的先导阶段，先导通道中充满了电荷，它对导线产生静电感应，在先导通道附近的导线上积聚大量与雷云极性相反的束缚电荷。由于先导放电发展速度较慢，导线上没有明显的电流，可忽略不计。当雷击大地，主放电开始后，先导通上的负电荷自下而上被中和，失去了对导线正电荷的束缚作用。因此，导线上的正电荷形成了自由电荷，并以光速向导线两侧流动，由于主放电的速度很高，故导线中电流也很大，由此形成过电压，此过电压就是感应过电压，实践证明，感应过电压幅值达300-400kV，足以使60-80cm的空气间隙击穿或3个XP-70型悬式绝缘子串闪络。

二、输电线路防雷措施

1、架设避雷线

为了保护输电线路，架设避雷线是最基本和最有效的方法。它起到的效果就是防止雷击对导线的伤害，同时它还具有以下几方面的效果：一是可以起到一种分流的作用，可以有效地降低流经杆塔中的雷电流，因而可以对塔顶电位起到一个控制的效果。二是避雷线具有耦合作用，可以有效降低线路绝缘子的电压；三是避雷线具有屏蔽作用，可以减小导线上的感应过电压。在输电线路上安装这种避雷装置可以减低系统因雷击造成的跳闸。

一般情况下，线路电压越高，那么避雷线起到的作用就越明显，另外还可以降低避雷线在线路总造价的比值。所以，如果输电线路电压等级达到了110kv及以上的都应该架设避雷线。同时，为了让避雷线更好的发挥出屏蔽的作用，降低绕击率，在设计导线边上的避雷线的保护角应该设计的更小一些，通常在20°～30°之间保护角在15°左右，输电线路达到500kv的要采用双壁雷线。当前在输电线路中架设避雷线是范围最广泛和效果最好的一种方法。所以在雷害严重地区一定要做好基础方面的避雷措施。

2、杆塔接地电阻降低

降低接地电阻是高压输电线路防雷的另一个有效的防范措施。随着杆塔接地电阻的增加，高压输电线路的耐雷就会随之降低，随着电压等级的升高，杆塔接地电阻作用降低也就越来的明显。因此，连接杆塔的牢固以及在良好的底线接触保护中就能够让雷击产生的电流通过接地装置顺利地流入大地。在接地电阻降低的措施当中，还应该全面的分析当地的气候、地形、原本输电线路的运行经验等，从而选择合理的措施。第一，接地引下线、架空地线应该牢固的连接，保证良好的接触；第二，接地装置施工质量需要严格把关，确保接地电阻能够符合最初的设计；此外，对于高电阻率的土壤，还可以使用降阻剂，这样对接地电阻也能够加以改善，如此才能够与金属接地体紧密的接触在一起，从而才能够保证电流流通面足够大，能够将雷电电流迅速的引入到大地之中。

3、增加杆塔绝缘

由于输电线路个别地段采用高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。为提高线路绝缘，降低线路跳闸率，对丘陵高杆塔、大跨越及雷击频繁的杆塔我们常采用增加绝缘子片数或更换成防污瓷瓶（或更换成合成绝缘子）的方法以增加绝缘来提高耐雷水平。对检测出的零值、破损、雷击绝缘子及时更换。以确保其绝缘水平。用增加绝缘子片数或更换为大爬距的合成绝缘子的方法来提高线路绝缘，对防止雷击塔顶反击过电压效果较好，但对于防止绕击则效果较差，且增加绝缘子片数受杆塔头部绝缘间隙及导线对地安全距离的限制，因此线路绝缘的增强也是有限的。

4、在易击段架设耦合地线

在雷击事故的多发区或者是易击线路上，选取合适的地方在导线的下方连接一条接地线，这样就能有效的提高线路的反击耐雷水平，进而减少由雷击引起的跳闸现象。在对于在运行中的线路，适合运用架设耦合地线的措施对输电线路进行有效的保护。一般而言，根据导线架设的位置不同，架设耦合线路的方法有两种：直挂式耦合地线和侧面式耦合地线。前者是将地线直接架设在导线的下方，后者是在线路的两侧平行架设，有效增加地线的隐蔽性，可以很好的达到绕击防护效果。

在防雷实践中，耦合地线是一种非常有效的防雷技术。该技术具有分流的作用的同时，还会增大导线和地线之间的耦合系数，进而减少等值波阻抗和绝缘子上的电压，进而使耐雷的水平提高。同时，在雷击时将塔杆的电流分流，降低塔顶电位，提高杆塔和导线的地电位，大大提高了输线电路耐雷水平，很大程度降低跳闸率。

5、安装线路避雷器

安装线路避雷器必须考虑经济性能，尽量减少安装避雷器数量又达到防雷的目的。因此，它与线路的绝缘水平综合考虑，选择在输电线路易击段或者易击点上安装线路避雷器。若线路遭受雷击，高幅值的电压波在线路避雷器先放电，保护绝缘子不发生闪络。应该选择在多雷区，杆塔是易击杆塔，并且周围无其他屏蔽建筑物的杆塔为宜。这样既可以提高线路的耐雷水平又减少绕击跳闸率，达到综合防雷的效果。

金属氧化物避雷器MOA保护特性好、通流容量大、动作反应快，用于无架空避雷线的110kV线路，效果良好。在输电线路的终极杆塔上安装线路免维护避雷器，对配电线路进行保护，能有效的减少配电线路的雷害过电压造成的线路故障。但是避雷器的防雷保护范围较小。110kV线路型避雷器提高线路耐雷水平有影响，保护范围约200m，故在易击点或者易击段处杆塔分别加装间隙性线路避雷器。

在避雷器的选型上应选用保护性能好的氧化锌避雷器，逐步淘汰碳化硅避雷器，为了保证避雷器适应中压电网的内过电压状况，不在内过电压下动作损坏，可适当提高氧化物避雷器的额定电压和荷电率。具备防爆脱离功能和免维护的无间隙金属氧化锌避雷器。

在安装避雷器对线路进行保护的同时，应该注意的是避雷器的接地问题：要防止避雷器的接地电阻超标问题。避雷器的接地电阻不应大于10Ω。

结语

众所周知，雷电活动是随机的，对于超高压输电线路雷害故障仍是线路故障的主要原因，危害极大。我们应深入研究雷害故障机理，探索故障排查捷径，根据不同线路、不同场合采取有效的防雷措施，以确保超高压输电线路的安全运行。

参考文献：

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