高压架空输电线路防雷措施综述

[摘 要] 在电力系统中，高压架空输电线路是保障电网输电的重要环节。由于线路分布范围广、线路长度长等特点，遭受雷击导致电路跳闸停电的比例较高，严重的影响了高压架空输电线路的安全性与应用性。因此，供电网采取有效的防雷保护措施是保证电网安全可靠运行的关键，寻求有效的线路防雷保护措施，一直是电力工作者讨论的课题。

[关键词] 输电线路；装设避雷线；防雷措施

由于受雷击的影响给输电线路带来了很大的危害，因此，加强输电线路雷害保护措施的研究与改善势在必行。为了保证输电线路安全供电，采取有效的防雷保护措施是保证电网安全可靠运行的关键。本文对高压输电线路防雷保护中的装设避雷线降低接地电阻、减少雷击跳闸等方法进行了阐述。

1.雷害原因分析

输电线路雷击闪电是由雷云放电造成的过电压通过线路杆塔建立放电通道，导致线路绝缘击穿，这种过电压也称为大气过电压，可分为直击雷过电压和感应雷过电压。雷击主要是通过建立一个放电泄流通道，从而使大地感应电荷中和雷云中的异种电荷，因此雷击和接地装置的完好性有直接的关系。

输电线路感应雷过电压最大可达到400KV左右，它对35KV 及以下线路绝缘威胁很大，但对于110KV及以上线路绝缘威胁很小，110kV 及以上输电线路雷击故障多由直击雷引起，并且同接地装置的完好性有直接的关系。直击雷又分为反击和绕击，都严重危害线路安全运行。在采取各种防雷措施之前，应该对雷击性质进行有效分析，准确分析每次线路故障的闪络类型，采用针对性强的防雷措施，才能达到很好的防雷效果。

反击雷过电压是雷击杆顶和避雷线出现的雷过电压，主要与绝缘强度和杆塔接地电阻有关，一般发生在绝缘弱相，无固定闪络相别，所以对于反击雷过电压应采取降低杆塔接地电阻，加强绝缘，提高耐雷水平。绕击雷过电压是雷电绕过避雷线直接击中导线而出现的雷过电压，主要与雷电流幅值，线路防雷保护方式，杆塔高度，特殊地形有关，主要发生在两边相。目前对绕击雷过电压采取的主要措施是减少避雷线保护角，安装避雷器等。

实际运行经验表明：山区线路由于地形因素的影响和有效高度的增加，绕击率较高；平原，丘陵地区的线路则以反击为主。山区线路选择良好的防雷走廊，减小避雷线保护角，加强绝缘是最有效的防雷措施。对于平原，丘陵地区的线路降低接地电阻是最有效的防雷措施。

2.输电线路防雷的几个方面

一是在架空输电线路中可采用避雷线、避雷针或将架空线路改为地下电缆的方式，来保护线路导线不遭受直接雷击。二是需改善避雷线的接地或适当加强线路绝缘，使杆塔或避雷线在遭受到雷击后不使线路绝缘发生闪路。三是将电网中性点采用非直接接地方式，使绝缘受到冲击发生闪络也不会转变为两相短路故障，避免导致线路跳闸。四是对输电线路可采取自动重合闸装置或用双回路式环网供电的形式，使线路即使跳闸也不中断供电。

3.装设避雷线，降低接地电阻

架空输电路装设避雷线，可防止雷电直击导线，在导线上产生过电压危及线路绝缘。装设避雷线后，当线路被雷击时，雷电流即沿避雷线经接地引下线进入大地。雷电流经杆塔接地电阻流入大地时，会产生压降，当接地电阻数小时，反击电压也小，从而可保证线路安全运行。对于装设避雷线的输电线路，在一般土壤电阻率地区，其耐雷水平不宜低于表1中数据。

表1 有避雷线的架空线路杆塔的工频接地电阻

3.1 降低接地电阻方法

为了降低杆塔接地电阻，首先应尽可能用杆塔金属基础、钢筋水泥基础、混凝土杆的底拉、卡盘等自然接地。当接地电阻不能满足需求时，再增加人工接地体。

接地体尽可能埋设土壤电阻率较低的土层内，可以用接地带引接，长度不宜超过60m。此外，对于土壤电阻率极高处，可考虑采用换土方法，或用化学处理法、用长效降阻剂（长效降阻剂属于有机类降阻剂）及用无机类降阻剂、木质素降阻剂等。有避雷线的线路，每基杆塔的工频接地电阻在雷雨季干燥时不宜超过表2中的数值.

表2 有避雷线的输电线路的耐雷值

如土壤电阻率很高，接地电阻很难降低到时，可采用6～8根总长度不超过500m的放射形接地体，或连续伸长接地体，其接地电阻不受限制。

3.2 装设避雷线方式

过电压保护规程规定330～500kV线路应采取双避雷线，220kV线路也采用双避雷线杆塔上避雷线对边导线的保护角通常采取20°～30°，330kV及220kV双避雷线的保护角通常采取20°左右。

110kV及以上线路，通常应沿全线装设避雷线，在雷电活动特殊强烈的地区，宜装设双避雷线。66kV线路，当经过地区年平均雷暴月在30日以上时，也宜沿全线装设避雷线，保护角通常应在25°左右对于35kV及以下的水泥杆或铁塔线路，通常不沿全线架设避雷线，但仍然需要逐基杆塔接地。因为若有一相导线因雷击闪络接地，一定程度可以防止其它两相进一步闪络。

4.减少雷击跳闸的保护措施

4.1 线路交叉跨越时的保护措施

对线路互相交叉跨越电压较低的线路，为保证雷击交叉档距使交叉点不发生闪络，交叉距离应符合规程要求。对交叉档一般需采取以下保护措施：a.交叉档两端的水泥杆或铁塔，不论有无避雷线，均应将杆塔接地。b.交叉档两端为木杆或木横担的水泥杆且无避雷线，应在杆上装设管型避雷器或保护间隙。c.交叉档两端为杆的低压线路或通讯线路时，应在杆上装设保护间隙。

4.2 装设线路自动重合闸

线路绝缘子在雷击闪络后，通常能在线路跳闸后自动恢复绝缘性能，所以自动重合闸的成功率可达75%～95%，35kV及以下输电线路略低些。少雷区的110kV线路通常不沿全线架设避雷线，但应装设自动重合闸，以防万一雷击跳闸时停电。高土壤电阻率地区的输电线路雷击后容易产生绝缘子闪络，因此也必须装设自动重合闸。

在中性点直接接地电网中，绝大多数雷击是单相闪络，若采用单相重合闸，可以减少断路检修工作量，并提高供电可靠性。