浅析送电线路运行中的防雷措施

黄英豪

【摘 要】随着国民经济的发展与电力需求的不断增长，电力生产的安全问题也越来越突出。对于送电线路来讲，雷击跳闸一直是影响高压送电线路供电可靠性的重要因素。雷害事故几乎占线路全部跳闸事故1/3或更多。因此，寻求更有效的线路防雷保护措施迫在眉睫.

【关键词】送电线路；雷击跳闸；防雷措施

1 雷电对送电线路破坏的原理

众所周知，雷电活动能产生热电效应和磁场效应，会产生很强的机械损伤，高压送电线路暴露的荒野特别容易受到电磁辐射的影响，对高压线路而言造成了很大危害。当前电子设备集成的电压非常高，它们被广泛应用于电力系统的运行中。高度集成的电子设备受雷电电磁脉冲是非常敏感的。当送电线路雷击过后，电磁波会超载，由于集成电路的高灵敏性，变电站运行设备引起损坏感应敏感器件，这就会使电源监控系统保护设备产生跳闸，送电设备就会造成错误操作。对现在变电站送电网络产生巨大破坏。送电线路被雷击也被称为大气的过压，分为直接雷击过压和雷电感应过压两种类型。其原因是当放电雷电产生过压时，以放电线杆为载体，引线绝缘被击穿。通过建立雷电放电通道，异构电荷引起的电荷和地球交换引起的电荷在云中，所以它被雷电击中接地的装置还是完好的。当送电线路雷电感应电压达到400kV，绝缘电压值在35kV以下会造成很大的威胁，雷电对110kV及以上的线路绝缘并没有多大的威胁。

2送电线路防雷的必要性

2.1送电线路防雷现状

目前输电线路本身的防雷措施主要依靠架设在杆塔顶端的架空地线，其运行维护工作中主要是对杆塔接地电阻的检测及改造。由于其防雷措施的单一性，无法达到防雷要求。而推行的安装耦合地线、增强线路绝缘水平的防雷措施，受到一定的条件限制而无法得到有效实施。因此研究不受条件限制的线路防雷措施就显得十分重要。

2.2雷击送电线路跳闸原因

高压送电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关：线路绝缘子的50%放电电压；有无架空地线；雷电流强度；杆塔的接地电阻。高压送电线路各种防雷措施都有其针对性，因此，我们选择防雷措施首先要明确高压送电线路遭雷击跳闸原因。

高压送电线路绕击成因分析。根据高压送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。

高压送电线路反击成因分析。雷击杆、塔顶部或避雷线时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。

理论分析可以得出，降低杆塔接地电阻、提高耦合系数、减小分流系数、加强高压送电线路绝缘都可以提高高压送电线路的耐雷水平。在实际实施中，我们着重考虑降低杆塔接地电阻和提高耦合系数的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。

3送电线路运行中的防雷措施

3.1 合理选择输电线路绝缘配合

在输电线路中，绝缘配合应对电气设备在系统中能够承受的电压、设备绝缘的耐受特性以及保护装置特性进行综合的考虑，正确、合理的确定设备绝缘水平，使设备的造价和维修费用以及由于绝缘引起事故的损失，能够在运行上和经济上达到总体效益的最高目的。

对绝缘子串的片数选择：要有足够的机电破坏强度；要有一定电气绝缘强度；因为在正常电压的作用下，绝缘子表面会出现一定的污秽，可能会导致绝缘子表面发生污闪。同时，绝缘子串要能够经受过电压的作用；在防污闪的要求外，选择绝缘子时应取决于绝缘子的损坏率；在满足特定设计要求前提下，0～2级的污秽区域应采用玻璃绝缘子或优质瓷质绝缘子，而3～4级污秽地区需采用复合绝缘子。而塔头绝缘的选择，应取决于绝缘子串和空气间隙的放电电压，并和大气状态有密切的关系。这主要是因为空气湿度、密度对电压的影响所产生的，外绝缘放电电压会随着空气的湿度、密度增加而升高。当湿度在80%以上时，绝缘表面会发生闪络现象。

3.2 架设避雷线

架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还具有以下作用：分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位；通过对导线的藕合作用可以减小线路绝缘子的电压；对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。

通常来说，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占的比重也愈低（一般不超过线路的总造价的10%）。因此规程规定，220kV及以上电压等级的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。

3.3 安装线路避雷器

运用高压送电线路避雷器。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。我们在雷击跳闸较频繁的高压送电线路上选择性安装避雷器。

线路避雷器一般有两种：一种是无间隙型；避雷器与导线直接连接，它是电站型避雷器的延续，具有吸收冲击能量可靠，无放电时延、串联间隙在正常运行电压和操作电压下不动作，避雷器本体完全处于不带电状态，排除电气老化问题；串联间隙的下电极与上电极呈垂直布置，放电特性稳定且分散性小等优点；另一种是带串联间隙型，避雷器与导线通过空气间隙来连接，只有在雷电流作用时才承受工频电压的作用，具有可靠性高、运行寿命长等优点。一般常用的是带串联间隙型，由于其间隙的隔离作用，避雷器本体部分基本上不承担系统运行电压，不必考虑长期运行电压下的老化问题，且本体部分的故障不会对线路的正常运行造成隐患。

3.4 降低杆塔的电阻

杆塔接地电阻会因为下述原因而出现波动。一是接地体被腐蚀，尤其近海湿地，酸碱性土壤当中，常有吸氧腐蚀或者电化学腐蚀，容易出现腐蚀的地方是接地线的地面与空气接触部分，以及接地引线与接地体之间的连接处。另一种是外力破坏而导致杆塔的接地引线出现破坏。高压送电线路的防雷水平是和接地电阻存在反比情况，因此在基建施工过程中要根据杆塔所在地的土壤电阻率来降低接地电阻，这也是改进高压送电线路防雷的重要措施。在对高压送电线路当中的接地电阻进行严格的测试的基础上，同时测试土壤的电阻率，然后对那些检测不够合格的接地装置要进一步开挖检查，重新敷设杆塔接地线系统，并严格按工艺完成焊接工作。最后是对那些已经烂断或者丢失接地引线的接地端子，重新进行焊接和测试，从而保证其防雷效果。

3.5 加强雷电监测

对于雷电定位系统的运用，使得在送电线路遭受雷击时，故障地点能够更好的被确定，从而帮助维修人员，更快更好的解决问题，同时也大大减少了检修人员的工作力度和时间。对于确保及时恢复供电，使送电线路可靠的运行，起到了保证作用。同时也对于雷电事故的分析，雷电活动规律、特点和其他的参数，提供了有力的數据。为送电线路防雷工作的开展起到了良好的开端与保证。

4 结语

综上所述，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。雷电活动是一个复杂的自然现象，需要电力系统内各个部门的通力合作，才能尽量减少雷害的发生，将雷害带来的损失降低到最低限度。

参考文献：

[1] 崔征.北京地区送电线路防雷技术探讨[D].北京：北京大学，2013.

[2] 魏飞翔，马骁旭，王国胜.三峡地区送电线路防雷措施探讨[J].广东电力，2014（01）：61-67.

[3] 孙伟杰，袁学明.浅谈高压送电线路的防雷措施[J].机电信息，2013（18）：173+175.

（作者单位：国网青海省电力公司海北供电公司）