论输电线路防雷保护及新方式

袁存景 邵立忠 袁野 宋翠梅

（山东中呈防雷科技有限公司）

0 引言

最近几年，雷击引起的高压线路跳闸的次数越来越多，这不仅导致供电设备不能正常运行，还危害到了供电的可靠性。架空输电线路的雷击跳闸一直是困扰安全输电的一个难题，为减少高压线路的雷击跳闸故障，相关工作人员也必须采取相关措施，从而保证供电线路的正常运行。

1 雷电对电力输电线路的危害

雷电具有不确定性和强烈性，具有极大的破坏能力，能够在瞬间产生巨大的磁场效应。因此，雷电如果击中电力输电线路，就会导致输电线路的绝缘体失效，造成电压危害引发跳闸，这就会造成电力事故，威胁人们的生命财产安全。

2 传统的基于引雷接闪原理的线路防雷的基本方法

引雷防雷的根本原则就是提供一条使雷电 (包括雷电电磁脉冲辐射）对大地泄放的放电通道，尽量降低通道阻抗，使雷电流沿着我们设计的安全路径释放掉，其含义就是要控制雷电能量的安全泄放。

传统的输电线路防雷措施有在输电线的上方架设避雷线、架设线路的铁塔上安装避雷针、加强线路的绝缘增加绝缘串、采用差式绝缘、多回输电线采用不平衡绝缘方式及架设耦合地线等。

3 新防雷方式无源电晕场驱雷器概述

无源电晕场无源驱雷器是利用金属多短针形成的“似尖端效应”，使电晕场驱雷器周围的环境电场远高于被保护目标物，但低于传统避雷针，从而使被保护物体处于相对安全的状态。这种驱雷器的结构是有许多放电极短针尖端组成的球面，下面是一个支撑座，当雷暴云来时雷云电场达到空气击穿阈值时，驱雷器电晕舱及尖端产生高达30mc/s电晕离子，在驱雷器及其被保护物体上方形成电晕离子层，如图1所示。覆盖在被保护目标上的电晕离子层抑制上行正先导的始发，从而大大减少接闪的可能性，更大程度地保护目标物不被雷击。同时电晕离子层离子在雷云电场作用下不断向上扩散，与雷云电荷相互作用，使云-地极板等效为漏电坏电容，有效抑制雷云充电至放电击穿水平，削弱了雷云下行先导的发展速度及强度，阻碍雷云放电通道建立。我们都知道雷暴的形成到泄放消失大约30min到60min的时间，半个小时后雷暴云就随着大风消散远去，实现“非引雷入地”防雷。

这种防雷方式是近两年的新产品，拥有了国家发明专利及相应的实验室的认可。最重要的是在国网输电线路上已经得到应用，而且在关键线路起到了相当好的效果，经常跳闸的线路不跳闸了或减少了很多。

无源电晕场驱雷装置区别于260多年来沿用的以避雷针为代表的“引雷入地”防雷方式，采取国际领先的雷电防护理论，运用屏蔽保护的原理，通过在雷云电场作用下可释放电晕离子，电晕离子覆盖在被保护物体形成屏蔽保护，可抑制上行先导的始发，削弱下行电导的发展速度，阻碍雷电通道建立，从而实现“非引雷入地”式防雷，是一种新型防雷装置。

3.1 主要技术参数

本装置主要技术参数如下：

保护半径（m）：10×H（H为无源电晕场发生器相对安装高度）；

保护角θ（°）：84；

无源电晕场电流（mA）:≤30；

驱雷针放射直径： 2.1m；

驱雷针数量：13支；

外型尺寸：2061.5mm×2061.5mm×1379mm；

材质：不绣钢，合金；

使用寿命（全天候运行）：＞30年。

3.2 使用环境条件

工作温度（℃）：-40～+55；

贮存温度（℃）：-40～+50；

相对湿度（%）：98（+30℃）；

本体抗风能力（m/s）：50.9（15级）；

防雨：符合GJB 150.8A 要求；

防霉菌：符合GJB 150.10A 要求；

防盐雾：符合GJB 150.11A 要求；

抗振动：符合GJB 150.16A 要求；

抗冲击：符合GJB 150.18A 要求；

抗砂尘：符合GJB 150.12A 要求。

4 装置组成及工作原理

4.1 装置组成

ZC-QL01A包括雷云电荷屏蔽单元、电晕离子释放电单元和接地体，结构示意图如图2所示。

1）驱雷阵列针杆为雷云电荷屏蔽单元，固定于针座外部。

2）电晕离子释放电极的一极与雷云电荷屏蔽单元复合为一体，另一极与接地导体连接。

3）接地电极经底座法兰盘固定于钢塔顶端，经法兰座连接的塔体可靠接地。

4.2 无源电晕场驱雷器保护范围：

保护范围为针端安装高度H的10倍（相应保护角84°）的保护范围内不会形成雷击。保护范围如图3所示。

5 安装

5.1 安装条件

1）安装需准备的工具如下：呆板、活动板手、安全绳等；

2）装置安装位置已选定，塔架已安装完成，塔架平台安装孔与孔位模板配合一致；设备安装法兰尺寸如图4所示。

3）安装需在无雷云天气时进行。

5.2 安装的技术要求

装置的安装必须由2人以上的专业技术人员来完成。

5.3 无源电晕场驱雷器与铁塔的连接

连接示意图如图5所示。

6 注意事项

1）在ZC-QL01A驱雷装置安装过程中，塔架下方直径10m范围内严禁站人，以防安装时物件坠落伤及人员；

2）各部分连接必须牢固；

3）阴雨天气禁止人员在塔架上安装或停留。

7 例行检查及维护

1）如无源电晕场驱雷器装于钢塔上，需每两年定期检查塔体是否有锈蚀、连接处是否松动，如发现则应及对塔体进行维护。

2）为了配合统计无源电晕场驱雷器的驱雷可靠性，根据用户需要可选配雷击计数器。

3）每个雷雨季前、后记录雷击计数器读数是否为零。雷击计数器安装在本驱雷装置塔脚处及其他原有避雷针的引下线上。

4）在使用雷击计数器之前，请先将数据归零。

8 在关键线路塔的顶部安装电晕场驱雷器

驱雷器作为新型防雷方式之一，不用在整个输变电线路的每个杆塔都需安装电晕场驱雷器，遭受雷击的场所也有一定规律，一般在下列特殊区域的杆塔加装驱雷器防雷设备：

1）高山地区的输电线路，安装在海拔较为高的地段线路塔上；

2）送输电管理部门有雷电防控系统的，系统显示是雷暴区的线路段；

3）线路地下有矿的地区；

4）线路跨越高速公路和河流及其他输电线路；

5）历史遭受过雷击的塔位；

6）其他陆水连接带等特殊区域地形。

9 结束语

由此可见，随着科技发展，生产和生活用电量越来越大，电能已经成为不可缺少的资源之一，如何保证电力的供应对于国民经济发展和人民生活水平的提高都有非常重要的意义。在电力输送过程中，如何防雷显得十分重要，防雷击新技术的研究已经取得了很大的发展，线路防雷的保护措施会越来越多。在实际应用中，输电线路的防雷保护是一个系统工程，需要因地制宜，根据不同区域的地形地貌和气候特点，合理地选择防雷保护措施。如在高原山区，雷击次数多，而且地形越恶劣的环境越严重，经验表明采用单一的避雷器不能产生很好的避雷效果，但是如果配上新技术无源电晕场驱雷器防雷装置就可以大大降低雷击率和线路跳闸率，所以在输电线路中无源电晕场驱雷器装置既可以在平原应用还可以应用在地质恶劣的山上。