高压输配电线路的防雷措施探讨

摘要：我国很多高压输配电线路建设在地广人稀的区域，极易受到雷电的影响，进而导致电路跳闸的情况频发，严重影响人们的生产生活。对此，首先对高压输配电线路雷击的危害进行介绍；然后对高压输配电线路防雷技术进行分析；最后，结合实例，重点对高压输配电线路的防雷措施展开详细研究，并制订相关解决方案，以保证输配电线路的正常运行。

关键词：电力水利水电高压输配电线路防雷

DiscussiononLightningProtectionMeasuresforHigh-VoltageTransmissionandDistributionLines

JIANGWei1HEKunlong2*

1.QitaiBranchofWujiaquPowerGenerationCo.，Ltd.，ChinaThreeGorgesRenewables（Group）Co.，Ltd.，Changji，XinjiangUygurAutonomousRegion，831100China;2.GuizhouAnshunSanchawan HydroelectricPowerGenerationCo.，Ltd.，Anshun，GuizhouProvince，561200China

Abstract：Manyhigh-voltagetransmissionanddistributionlinesinourcountryarebuiltinvastandsparselypopulatedareas，whicharehighlysusceptibletotheimpactoflightning，leadingtofrequentcircuittripsandseriouslyaffectingpeople'sproductionandlife.Inthisregard，thisarticlefirstlyintroducesthehazardsoflightningstrikesonhigh-voltagetransmissionanddistributionlines，thenanalyzesthelightningprotectiontechnologyofhigh-voltagetransmissionanddistributionlines，andfinallycombinesexamplestoconductdetailedresearchonlightningprotectionmeasuresforhigh-voltagetransmissionanddistributionlines，andformulatesrelevantsolutionstoensurethenormaloperationoftransmissionanddistributionlines.

KeyWords：Power;Waterconservancyandhydropower;High-voltagetransmissionanddistributionlines;Lightningprotection

随着我国经济的快速发展，电网建设项目越来越多，输配电线路在供电系统中发挥着至关重要的作用。在高压输配电线路建设运行中，会受到各种因素的影响，其中，雷电现象较为常见。雷击现象的出现会导致输配电线路出现故障，进而引发跳闸，严重影响居民的日常生活及企业正常生产。因此，需重视输配电线路防雷工作，依据地区周围环境的状况，制订出相关的解决方案，进而保障供电的稳定性。

1高压输配电线路雷击的危害

在建设输配电线路项目过程中，大多数部件的材料都属于金属类型，由于金属的导电性能较强，因此，电线被雷电击中的概率比较大，存在一定的危险性。当输配线路被雷电击中时，电流通过金属材质的部件产生感应电流，输配电线路中存在的感应电流会迅速增加输配电线路的电压值，导致输配电线路故障的概率增加，若出现较为严重的雷击现象，整个输配电线路将会失效。高压输配电线路结构图如图1所示。

1.1线路雷电直击危害

在一般情况下，雷电直击出现的几率较小，对输配电线路产生的影响较低。但雷电直击会形成巨大的电流和破坏力，若被击中，会造成较大经济损失。雷电在击中避雷装置时，输配电线路会受到一定程度的损坏，这种情况下，雷电中的巨大电流会直接影响到接地电阻设备。在设置有避雷措施的地区，若被雷电直击，则此地区电位数值出现较低，发生反击的现象较为少见[1]。

1.2线路雷电反击危害

在发生雷电反击现象时，会产生较大的电流，使避雷装置、高压塔等相关设备受到破坏，在此电流直击地面时，会导致接地电压数值快速提升。

1.3线路雷电绕击危害

在全部输配电线路中设置避雷设备，可降低发生雷击的概率。在安装避雷设备的输配电线路中，虽然依然可能发生雷击的现象，但是，经过详细的调查，发现雷电可避开避雷设备直击导线，此现象被称为雷电绕击。当发生输配电线路被雷电绕击时，容易出现闪络的情况，会对居民生活造成影响。雷电绕击中产生的电流会避开各类防雷设备，并通过各类金属材质组件的导电性能将产生的电流导入地面，塔的上端电位值迅速增加，导致绝缘层被点燃损坏，使周围居民的生命财产无法得到保障[2]。

2高压输配电线路防雷技术

2.1防雷线安装

在高压输配电线路设置防雷线，可减少被雷电击中的概率，对此，需尽可能地避免雷电直击电线，降低雷电产生的电流值。在建设防雷线过程中，需保障架空地线布置的合理性，并控制好防雷线的布置角度。在地广人稀的地区，应采用有效的保护措施，因为该地区出现雷击事故概率较大。在防雷线设计方面，需应用材质较好的金属材料，并且保证其符合相关规定。

2.2降低杆塔与土壤的接地电阻

1. 在应用水平接地体时，可将其规划在高压塔周围具有导电性质的土地、河流、水库等并离高压塔较远处。由于水平接地体覆盖在泥土中，容易出现生锈的现象，因此，需根据相关规定对其进行定期检修。（2）在应用接地降阻剂时，需在水平接地体四周撒入防腐剂，此防腐剂可发挥降阻作用，减少泥土中电阻值。

2.3架设耦合地线

当高压塔被雷电击中出现闪络反击现象时，为确保建设输配电线路正常运行，技术员需应用增大耦合系数的方法减少接地电阻数值和电感的强度，为线路防雷功能提高相应的保障。若高压塔被雷电击中，极易出现稳态电磁感应的情况，对此，技术员需应用杆塔接地射线电磁感应技术提升所有线路的耦合地系数。在雷击灾害高发地区，需在四周建设架空地线，若此线路被雷击中，可应用分流方式和耦合的方式对雷电电流进行相应的处理，减少雷电对塔杆的影响，为输配电线路正常运行提供保障[3]。

2.4采用不平衡绝缘

当高压输配电线路被雷电击中后，若普通的放电防雷设施无法实现双回线在同一时间段放电跳闸，则可应用平衡性较强的电绝缘。两条电路中所安装的复合绝缘子的数量各不相同，可减少发生停电的概率，确保电力的正常供应。

2.5避雷器安装

在当前的输配电线路中安装防雷设备时，可依据该地区环境状况采用以下两种防雷方式，分别是阀式和管式。在应用阀式防雷装置时，需对冲击放电电压等相关内容做好有效的控制。在应用管式防雷装置时，可有效地解决放电过程中由工频转动形成的供电故障，因此，管式防雷设备被大范围推广应用。

2.6安装自动重合装置

高压塔在被雷电击中时，导致高压输配电线路发生跳闸现象。由于雷击的电流存在时间较短，当出现闪络性故障后会迅速消失。在建设高压输配电线路过程中，需安装自动重合闸装置，可保障居民用电不受影响。

2.7减少杆塔接地电阻，安装可控放电避雷针

在开展防雷击工作时，技术员可应用加载导电接地模块方式和深埋式接地处理方式，有效降低高压塔杆的电阻数值，确保输配电线路防雷装置的有效性。例如，110～500kV架空线路耐雷水平与杆塔接地电阻间的关系如表1所示，为了提升防雷保护的效果，需减少高压杆塔接地电阻值，并对线路的抗压性进行提升，进而减少发生跳闸的概率。如果高压塔杆电阻值比较高的地区发生接地故障，则需应用布设接地极的方式解决。在建设高压输配电线路防雷装置时，首先需做好防腐工作，再应用加工角钢的方法将高压杆塔接地极设置长度控制在1.6m左右、杆塔之间的距离控制在6m之内，并安装放电防雷针，当遇到雷击时，即可将对其造成的损坏降到最低[4]。

3高压输配电线路防雷措施应用实例

3.1工程概况

在某高压输变电工程建设中，该项目普通线路全长是751.7km。该项目推荐雷电天数为40d/a，根据该地区以往的气象资料显示，沿线输电线路雷暴天数为30d/a左右，总线路年均雷电日数为25～40d/a。在建设高压输配电线路时，需设计出科学、合理的防雷方案。

3.2耐雷特性计算

该项目应用以下三种绝缘子串塔形，分别是Y形绝缘子串、V形缘子串及I形缘子串。在塔头设计方法中应用V形缘子串，上端横担处设计距离空隙为7.0m，各层之间距离为20.8m。在该项目中，V形缘子串和Y形缘子串的空隙距离大致相同。在进行线路耐雷特征运算分析时，需对3个参数进行运算[5]。

3.2.1反击跳闸率

高压塔杆的工频接地电阻在10～30Ω，线路运转于1000kV，在单回线路中，反击耐雷值在235～228kA。双回线路同时出现反击闪络现象的概率较小，当一回线路的反击耐雷值在182～195kA时，高压杆塔工频接地电阻值为1～5Ω。当应用V形绝缘子串、杆塔高为65m时，同塔双回线路值可到达1000kV。

3.2.2绕击跳闸率

当特高压V形绝缘子串同塔双回输配电线路受到雷击后，可应用电气几何模型法对雷电绕击数值进行计算。在对高压杆塔的线路绕击跳闸率计算时，按照平原地貌的计算标准，得出输电线路地面斜角处数值为0°。对高压杆塔的绕击跳闸率进行计算，结果是0.013次/（100km·a）。

3.2.3雷击跳闸率

先计算出反击跳闸率的数值，再计算出线路绕击跳闸率的数值，将两个数值相加，可得出线路雷击跳闸率的数值。当交流500kV同塔双回输配电线路受到雷击灾害影响时，则跳闸率达到0.17次/（100km·a）；如果高压同塔双回输配电线路被雷电击中后，跳闸率在0.14～0.17次/（100km·a）。

3.3周边区域规划

在建设输配电线路项目过程中，需勘察线路周围地区环境，并根据线路40m内的山地、树林及建筑物等体积较大的物质进行规划。对于可能引起雷电绕击现象的物质，均要求全面清除，防止安全事故的发生。

3.4设置避雷装置

在建设防雷项目过程中，对于高压塔杆点位，应尽量不移动其位置，防止发生绝缘子闪络的现象，并科学、合理地设置防雷设备。在防雷设备方面，可选用多种防雷装置。依据该项目建设相关要求，可采用以下两种防雷装置：（1）采用无间隙类型防雷装置时，可连接在导线中吸收雷击的电流，具有使用期限较长的特点；（2）在超高压、特高压等输配电线路中，可应用带串间隙型防雷设备，通过空气间隙可直接连接导线，在电流的作用下，可充分发挥防雷效果，同时还具有间隙隔离性能。

4结语

综上所述，在高压输配电线路运行过程中，发生雷击的概率较大，若发生雷击现象，会导致电力系统的损坏及生产生活受到严重影响。对此，需重视对输配电线路的防雷设施，并科学、合理地规划防雷装置，可有效降低输配电线路出现雷击事故和跳闸概率。

参考文献

[1]曾诚.混压输电线路雷电过电压与防雷特性分析[D].长沙：长沙理工大学，2020.

[2]El-DrienySA，El-SaadawiMM，MetwallyIA.ExperimentalAnalysisofImpulseCharacteristicsofGroundingGridswithandwithoutRods.（Dept.E）[J].EgyptsPresidentialSpecializedCouncilforEducationandScientificResearch，2020（2）：26-28.

[3]张舒涵.区域电网综合防雷技术研究[D].长春：长春工业大学，2022.

[4]彭向阳，邓冶强，王羽，等.基于引雷塔阵列的输电线路主动防雷和区域防雷效果评估[J].高电压技术，2022，48（3）：1077-1088.

[5]曹伟，万帅，谷山强，等.±800kV直流线路避雷器在锦苏线上的应用[J].高压电器，2020，56（5）：209-215.