高压输电线路防雷优化措施

刘晓林 国震 赵庆周

摘 要：高压输电线路作为国家电力基础设施重要一部分，其输电线路防雷问题一直是一个厄待解决的问题。为了降低输电运行成本，保证输电线路的正常运行，有必要采取必要的防雷措施，确保输电过程的安全。基于此，此文对输电线路的防雷方法进行了阐述，并对目前的防雷技术进行了研究，以寻找新的防雷途径。

关键词：高压输电线路；防雷；技术

1 雷电对高压输电线路的影响

高压输电线路一般是处于外界环境中，易受恶劣天气条件和自然灾害的影响，容易发生故障，使电网运行的稳定性受到威胁。雷电是是威胁高压输电线路安全的重要外部因素之一。下文主要分析雷电对高压输电线路的危害主要体现在以下几个方面：

1.1直击雷损坏

直击雷是指雷电直接对高压输电线路产生电击。如果不采取防雷措施，容易造成线路的严重损害。例如，雷击电流直接在雷击塔时，增加了塔顶与导体之间的电位差，导致闪络现象，阻碍塔顶与导体之间的正常连接，，直接危及高压输电线路的运行。直接雷电也对线路造成极大危害，容易引起线路故障。

1.2感应雷击危险

雷云经过高压输电线路所在区域时，会产生放电现象，形成电磁感应，对线路造成危害。感应雷危害是一种常见的雷电危害类型，对高压输电线路危害较小。通常情况下，雷云会对35kV以下的线路造成的危害比较大。

1.3雷电冲击波的破坏

与直击雷和感应雷危害相比，雷电冲击波具有突发性特征。当雷电冲击波发生时，高压输电线路不能承受突然的高压，给线路带来严重的冲击和破坏，引起线路故障，进而威胁高压输电线路的正常运行。

2 高压输电线路综合防雷技术措施的運用

2.1 架设避雷线

在高压输电线路施工过程中，要架设避雷线用于保护高压输电线路的安全运行。避雷线是最为基本和重要的防雷保护措施，具备防雷效果好、适用于高压输电线路防雷保护的特点，高压输电线路的电压越高，越能起到良好的防雷效果。避雷线主要对高压输电线路遭受直击雷有着明显的防护作用，在避雷线架设过程中，应减小避雷线对导线的保护角，以保证防雷效果。根据相关规定，220kV 高压输电线路以及 330-500kV 超高压输电线应采用双避雷线，避雷线对边导线的保护角为 20。同时，架设避雷线还能够减少高压输电线在雷电天气条件下的闪络次数，保证线路绝缘子串的稳定性，进一步避免高压输电线形成感应电压，保证导线运行稳定。

2.2 架设避雷针

避雷针是有效的防雷措施，应将不同类型的避雷针架设到高压输电线的不同部位，以达到最佳的防雷效果。具体架设要求如下：

（1）在高压输电线路的塔顶安装可控放电避雷针，用避雷针吸引直击雷，减少雷电绕击高压输电线路的情况发生；

（2）在地线上安装防绕击避雷短针。雷电绕击根据输电线路档距可划分为不同安全等级的区域，距杆塔 10-30m 处为雷电绕击危险区域，要重点采取有效的防雷措施。若地线上架设的避雷针侧向断针长度超过临界电晕半径，则会使侧向断针产生上行先导，可增强地线的引雷能力，在发生雷击之前进行提前拦截，有效防范雷电绕击高压输电线路。

2.3 合理架设杆塔

杆塔的接地电阻与杆塔的防雷效果有着直接影响，接地电阻越小，则杆塔的防雷效果越好。所以，在架设杆塔时要适当降低接地电阻，阻止破坏电流流向地面，造成雷击危害。尤其在山区的高压输电线路施工中，要合理架设杆塔，科学设计保护角，降低高压输电线路遭受绕击的几率。通过研究表明，杆塔高度与防雷效果有着直接关系，杆塔随着高度的增高，其耐雷水平越差，如图 1 所示。在设计杆塔高度时，应将其控制 43m 左右，以达到最佳的耐雷水平，提高高压输电线路防雷措施的防护效果。

2.4 减少地线电阻

当杆塔遭遇到直击雷的破坏时，在杆塔顶部与地面间会产生过大电压，瞬间增加与高压传输线路的电位差，在电位差超过绝缘材料的绝缘能力范围时，就会造成线路闪络。在此情况下，若因闪络产生的电流传导到其他临近的杆塔，则会导致输电线路出现高压高电流，引发线路跳闸，造成输电线路故障。为避免上述情况发生，可通过降低杆塔接地电阻减少电压差，避免电压差超过绝缘材料的承受范围。在架设高压输电线时，为降低电阻，可将镁合金地线埋设在线路下方，利用耦合地线增高压输电线路与避雷线耦合度，控制高压输电线路在遭受雷击时产生过大电压，起到分担电压的作用，进而提高输电线路的防雷效果。如图2所示。

3 高压输电线路防雷新举措

3.1 采用新型输电线路架设结构

技术的提高和供电需求量的增长，使传统输电线路不能满足供电需求。如果输电量超出承受范围，线路会存在安全隐患。为此，需要对原有的输电线路进行升级和改进，研发兼容性更高的新型输电线路代替传统的输电线路。

3.2 可控放电避雷针技术

传统避雷针通过在单一方向对所遭受的电流进行释放，降低了输电线路的压力。但是，这种单一模式不能适用所有环境。因此，在原有的避雷针基础上，可添加可控功能实现自主放电。相对传统模式，避雷针可以灵活应对各种天气条件下的雷击。

3.3变电站电气设备防止直接雷击的措施

变电站设备可以通过安装避雷针来提高抗干扰能力，同时需注意变电站的周围环境，提高环境的导电能力。由于土壤等因素会间接影响设备，可以通过构造导电环境，使避雷针在短时间内将足够造成电气设备损坏的电流导至土壤中。

4高压输电线路防雷展望

虽然自然环境下雷电的发生不受人为控制，但雷电造成的电路损坏可以人为降低。日常用电中，电路保护尤为重要。本文介绍了多种避雷技术原理，在实际应用中需要考虑实际环境的影响。因此，未来防雷技术的研究可以从现实生活入手，与环境相结合，一方面降低安装的技术成本，另一方面使防雷技术的应用更加广泛。

在自然环境下雷电的发生是人受控制的，但雷电对输电线路的破坏可以人为地减少。本文简要分析了防雷技术的措施，在实际应用中技术人员应考虑实际环境的影响。综合考虑防雷措施，使防雷技术的应用更加广泛。

参考文献：

[1] 高 嵩，周志成，陶风波，等 . 江苏电网 220kV 及以上输电线路雷击跳闸分析[J].江苏电机工程，2014，33 （4）：17-20.