关于高压输电线路防雷问题的探究

尹君 马洪旭 崔兴宇

摘要：由于输电线路建设的需要，大多数输电线路和输电设备都是露天安装，导致自然条件对其影响较大。由于地形、气候、经济、环境等因素的限制，给防雷技术的开发和应用带来了不利条件，但通过多年的不断探索和学习，我国在防雷技术上也取得了显著进展。本文对输电线路设计中的线路防雷技术进行讨论。

关键词：输电线路;防雷;措施

引言

输电设备和输电线路在受到雷击的强电流损害后，都会导致电力系统出现瘫痪，严重的时候甚至会引发火灾，造成巨大的生命财产损失。我国由于地缘辽阔，不同地区的环境因素、地形因素、经济因素和地质因素都存在着很大的区别，导致各地区对输电线路的安装质量要求也不尽相同，因此想要在全国范围内开展对输电线路的防雷措施研究也就具有很大的难度。

1 输电线路引发雷电的原因

1.1 地理环境

雷击活动多发生在山区地带，由于山区地形起伏，气流活动频繁，且森林覆盖面积广，雨水丰富，在输电线路设计时受到气候影响的较大，特别是一些纵深山谷地带、倾斜山坡、沿海地区，所以在山区和沿海线路的输电线设计时要注重当地地理环境，对于一些不良的因素要充分地进行考虑。

1.2 杆塔问题

目前大多数高压输电线路上采用的都是铁塔，一小部分仍是水泥杆塔，水泥杆塔所采取的接地措施都是通过水泥杆塔内混凝土中的钢筋来实现的。一旦雷击发生，雷电流则会通过水泥杆塔内的钢筋，而且瞬间强大的电流极易导致水泥杆塔发生爆裂，特别是一些存在裂缝的水泥杆塔发生爆裂的可能性更大，所以在雷击时杆塔爆裂发生后，会导致输电线路运行被中断，对正常的供电带来较大的影响。

1.3 接地装置问题

目前我国高压输电线路接地装置普遍存在着腐蚀和降阻的问题。接地作为雷电防护措施中非常重要的一个环节，通过接地可以将雷电流泄入到大地中，从而避免对电力设施造成损坏。目前我国采用的接地材料主要以圆钢、扁钢为主，也可通过石墨接地进行接地改善，圆钢、扁钢时间一长，不可避免会存在着腐蚀，从而导致接地电阻明显增大，雷击发生时，严重危及人身安全。特别是在接地装置中应用导电混凝土或是降阻剂时，接地装置受到腐蚀的程度更加严重。

1.4 土壤电阻率

一般的杆塔和接地的电阻两者有着密切的关系，对于高山、岩石等地形结构比较复杂的地区，应当把工作重点放到岩石和土壤的分层上。如果遇到雷击塔顶现象，因为接地电阻很小，就有可能造成反射现象，与山区线路对比，平原和丘陵地区的线路可通过降低接地电阻来减少雷击的可能性。

1.5 绝缘子选用不当

合成绝缘子由于其两端的均压环有一定的空气间隙存在，其抗雷击能力较低，所以在雷击高发区，通常都会选择瓷绝缘子，而不会采用合成绝缘子。但在对绝缘子选型时，由于合成绝缘子易于檢测和维护，所以选型时通常未对多雷区进行考虑而选用了合成绝缘子，从而为输电线路雷击事故的发生埋下了安全隐患。

2 输电线路防雷的有效措施

2.1 选择合理的输电线路

雷击现象的发生一部分是受环境条件、地理条件、气候状况等的影响，某些地区在输电线路的设计上应该避开雷击多发区，如高山、纵深山谷地带、倾斜山坡等，来降低输电线路受到雷击的概率。根据发生雷击地区统计数据，在输电路线设计时应当尽量避免的区域有富含导电性矿藏和地下水水位较高的区域、土质电阻率较低或电阻率发生突变的地方、河谷地带特别是顺风区域和风口山区、较为湿润的盆地和山谷、森林等区域，在架设电路时应当尽量避免绕过该区域，以减少雷击的发生。

2.2 提高输电线路绝缘水平

绝缘子的性能对于架空输电线路的防雷水平有着直接的影响，电力部门应加强对绝缘子的质量检测和管理，严禁使用劣质的绝缘子，对于输电线路上的绝缘子，按照架空输电线路运行规范，定期检测绝缘子性能，统计输电线路中所有劣化的绝缘子，及时更换不合格的绝缘子，对于频发雷击事故的地区，可适当增加输电线路的绝缘配合，提高架空输电线路的耐雷水平。

2.3 降低杆塔的接地电阻

为了进一步确保高压输电线路的防雷装置可靠有效，应在每根杆塔处均敷设接地装置，并将装置与地线进行可靠连接，这样可以使经过杆塔顶部或是地线中的雷电流通过较低的接地电阻后泄入到大地当中。同时还可以采用降低杆塔冲击接地电阻的方法来提高输电线路抗雷击的能力，进而达到减少雷击跳闸率的目的。经实践证明，在500kV 的线路上降低冲击接地电阻5Ω，线路本身耐雷击的水平能够提高20%左右，跳闸率也会随之降低45%左右。

2.4 安装线路避雷器

为了减少输电线路的雷害事故，提高供电的可靠性，可在线路雷电活动强烈或土壤电路率很高的线段及线路绝缘薄弱处装设避雷器。一般在线路交叉处和大跨越高杆塔等处装设。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因而避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流， 这种分流的耦合作用将使导线电位提高，使导线和塔顶之间的点位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络。因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。

2.5 架设避雷线

架设避雷线时输电线路防雷防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：a.分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低杆顶电位;b.通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压;c.对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。

2.6 采用中性点非有效接地方式

多年来的运行经验表明，在电力系统中的故障和事故，至少有60%以上是单相接地。但是，当中性点不接地的电力系统中发生单相接地故障时，仍然保持三项电压的平衡，并继续对用户供电，使运行人员有足够时间来寻找故障点并作即使的处理。35kV 及以下电力系统中采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。这样可以补偿流过故障点的短路电流，使电弧能自行熄灭，系统自行恢复到正常工作状态，降低故障相上的恢复电压上升的速度，减小电弧重燃的可能性，使雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除，不致引起相间短路和跳闸。

结束语

雷电活动属于大自然的一种自然现象， 就当前国际上已有的线路防雷手段而言， 还没有有哪类防雷方法可以对雷击起到绝对的预防作用， 即使是当前时期技术较为先进的防雷方法，也仅能尽可能减少雷击产生次数、降低线路因为遭遇雷击而产生跳闸的事故概率。为了尽量消除或者减少线路雷击故障，我们就要在实践中持续探究，逐步累积经验，持续健全供电线路的防雷方法与管控手段。

参考文献：

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[3]郭超腾.线路避雷器在高压输电线路防雷中的应用[J].机电信息，2011（33）.

作者简介：

尹君，1986.12，男，汉，吉林省，本科，本溪供电公司