输电线路的接地要求及防雷措施

王智凯

摘 要：为防止和减少雷害故障，设计中我们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。

关键词：高压送电；输电线路；防雷措施

1 引言

目前雷击仍是危及输电线路安全可靠运行的主要因素，国家电网 2003 年生产运行情况统计分析表明，全国 500 k V输电线路中雷击跳闸占线路跳闸的 46%，330k V 输电线路中雷击跳闸占线路跳闸的 29%，220k V输电线路中雷击跳闸占线路跳闸的 33.4%，110k V 输电线路中雷击闪络占线路跳闸的 35.3%。随着经济的发展，对输电线路供电可靠性的要求越来越高。同时伴随着电网的发展，雷击输电线路引起的跳闸、停电事故绝对值也日益增多。据电网故障分类统计表明，在我国跳闸率较高的地区，高压线路运行的总跳闸次数中，由于雷击原因的事故次数约占（50～70）%。尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的山区，雷击输电线路引起的事故率更高，带来巨大的损失。要保障线路安全运行；应对雷害原因进行有效的分析，确定雷击性质，并采取相应有效的防雷措施。

2 输电线路雷击形式分类

根据输电线路遭受雷击的闪络形式，可以将输电线路的雷击形式分为直击和

绕击两种雷击形式。

（1）直击。当雷电直击到塔顶或者避雷线时，这时电流就会分流，一部分雷电流通过避雷线与输电线流到相邻的杆塔，一部分雷电流沿着杆塔入地，杆塔本身的电感以及杆塔的接地电阻会使得塔顶的电压迅速提高，形成高位电压，当塔顶电位与导线上形成的高位电压差大于绝缘子串的 50%雷电放电电压时，杆塔上的绝缘子串就会发生从杆塔到导线的闪络。杆塔顶电位的大小与杆塔本身电感、杆塔的接地电阻、沿杆塔入地的雷电流的大小紧密相关，这样容易形成雷击。所以在不装避雷器的情况下，要想降低塔顶的电位，在一般情况下，采取降低杆塔的接地电阻与提高绝缘子 50%雷电放电电压值的措施，来防止雷击。但是在山区，由于降低杆塔的接地电阻难度很大，不容易降低杆塔的点位，而且山区的雷电活动比较频繁，当电位较高时，容易雷击到输电线路上，造成山区的输电线路雷击跳闸的频率较高。

（2）绕击。当雷电流经过架空导线和地线时，由于导线间的电感作用，容易形成绕击形式。当雷电绕击架空导线时，雷电流通过导线，会产生瞬间高压，使得导线的电位提高，容易产生雷击。导线的电位和杆塔之间的电位差大于一定的电压时，绝缘子串就会击穿放电，绝缘子串就会发生沿导线到杆塔的闪络，产生瞬间电流，从而导致线路跳闸。在一般的高压电路中，虽然都设置有避雷线的保护，雷电绕击到架空导线的可能性不大，但是如果产生绕击，其产生的瞬间电压将很高，这样，即使是绝缘水平很高的超高压线路，在这个瞬间高压下也会产生闪络。雷电绕击现象一般发生在杆塔位置较高，设置的避雷线保护角偏大的输电线路上。在山区，杆塔一般位于山坡地区，外侧山坡的导线保护角比较大，线路暴露的区域就比较大，那么在该相位的导线遭受雷电绕击的频率增加；同样的道理，当杆塔位于山顶时，线路的两端都存在线路的保护角都较大的情况，输电线路遭受雷电绕击的频率也会随着保护角的增加而增大。

3 高压送电线路防雷措施

清楚了送电线路雷击形式，我们就可以有针对性的对送电线路所经过的不同地段，不同地理位置的杆塔采取相应的防雷措施。目前线路防雷主要有以下几种措施：

（1）加强高压送电线路的绝缘水平。高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比，加强零值绝缘子的检测，保证高压送电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。

（2）降低杆塔的接地电阻。高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比，根据各基杆塔的土壤电阻率的情况，尽可能地降低杆塔的接地电阻，这是提高高压送电线路耐雷水平的基础，是最经济、有效的手段。

（3）根据规程规定：在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的杆塔和地段，可以增设耦合地线。由于耦合地线可以使避雷线和导线之间的耦合系数增大，并使流经杆塔的雷电流向两侧分流，从而提高高压送电线路的耐雷水平。

（4）装设线路自动重合闸装置。输电线路遭受雷击一般都是瞬间接地故障，大多数都能够通过自动重合闸装置重合闸成功。因此，装设线路自动重合装置，减少停电时间和停电范围，提高供电可靠性大有裨益。 在一定的运行条件下，线路雷击跳闸是不可避免的，但应限制在一定范围内。由于线路绝缘具有自恢复性能，大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除。因此，安装自动重合闸装置对于降低因雷击而造成线路供电中断线路的雷击事故率具

有较好的效果。重合闸装置是作为线路防雷的一项重要措施，提高重合闸装置动作的可靠性，可有效地保证雷击跳闸后的供电可靠性。 总而言之，架空电力线路发生雷击跳闸、接地事故的原因是多方面而且很复杂的，以上防雷措施不一定都能有很好的效果，要因地制宜。因此在设计线路防雷措施时首先要考虑此地线路遭受雷击的主要原因，只有找准原因，采取相应的技术措施，防雷害工作才能奏效，架空输送电线路雷击事故率才有根本控制的可能性。

（5）对检查中发现已烂断或无接地引下线的杆塔接地装置进行焊接，并对接地电阻重新测试，不符合规定的重新进行敷设。

（6）对重新敷设的接地电阻不合格的杆塔，再次使用降阻模块进行改造。

（7）加装线路避雷器。由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时，避雷器就加入分流，保证绝缘子不发生闪络。根据实际运行经验，在雷击跳闸较频繁的高压送电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。 对安装线路避雷器、降低杆塔的接地电阻两方面进行分析： 安装线路避雷器。在雷击跳闸较频繁的高压送电线路上选择性安装避雷器。由于常用的避雷器是瓷外套，比较重，安装不便，使用在线路上有一定的局限性，而且如果发生爆炸，它的碎片将危及临近绝缘子的运行安全，所以必须选择一种比较适合于线路上使用的避雷器。国际上，美国、日本、俄罗斯等国已大量使用复合外套氧化锌避雷器。随着我国硅橡胶技术的发展，我国也相继研制成功了110kV、220kV的复合外套氧化锌避雷器。

近年来，我国线路上开始大量使用外部带间隙的复合绝缘外套氧化锌避雷器。因串联间隙的隔离作用，在系统正常运行时，本体基本处于“休息”状态，大部分工频电压由串联间隙承担，由于串联间隙对工频和操作过电压的耐受特性，在工频和操作过电压的作用下，避雷器不动作，只有在雷電过电压的作用下，串联间隙才击穿放电，避雷器动作，限制了雷电过电压，从而确保了被保护的线路绝缘子不发生闪络，并在雷电流冲击后，串联间隙可切断工频续流，系统恢复正常运行。随着我国电阻片工艺的不断改进，避雷器的重量不断减轻，带串联间隙避雷器的运输及安装也越来越容易。同时考虑线路防雷改造的经济性，结合雷电定位系统及差异化防雷评估系统，有选择的在雷害风险等级较高的输电杆塔上加装带间隙的避雷器正成为目前线路防雷的主要手段。

4 结束语

输电线路一般纵横交错，分布范围很广，有些往往穿越地形气象条件复杂的山区，杆塔本身又高出地面数米，线路绵延数十乃至上百公里，沿线落雷密度较大，遭雷击的概率自然较高。输电线路因雷击造成的事故在电网输电线路总事故的比例较大。而且输电线路落雷后，沿输电线路传入变电站后又威胁变电站内的电气设备，往往又会造成变电站事故。因此，加强输电线路防雷是非常必要的，它不仅可以减少输电线路的雷击跳闸次数，而且有利于保障变电站内电气设备的安全运行，从而增强电力系统供电的可靠性。

参考文献：

[1] 颜喜平. 220kV同塔双回输电线路防雷性能研究[D].长沙：长沙理工大学，2009.

[2] 丘扬.对高压同塔四回线路防雷的探讨[D].杭州：浙江大学，2010.

[3] 邱雪花.线路避雷器在输电线路中的应用与研究[D].广州：广东工业大学，2007.

[4] 易辉，崔江流.我国输电线路运行现状及防雷保护[J].高电压技术，2001，2（6）：44～45.