探析送电线路防雷措施

[摘 要]本文通过分析送电线路雷击闪络跳闸产生的原因，在送电线路运维管理过程中，提出了合理的防雷措施，以提高送电线路耐雷水平，可以减少输电线路因雷击跳闸造成的损失，提高供电可靠性。

[关键词]送电线路 雷击跳闸 防雷措施

中图分类号：T952 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）10-0039-01

一、前言

随着社会的发展与电力需求的不断增长，电力企业的安全生产问题也越来越突出。对于送电线路而言，雷击跳闸一直是影响送电线路供电可靠性的重要因素。由于雷电的随机性、突发性、复杂性，目前各个国家对送电线路雷害的研究还有诸多未解之谜。雷击引起架空送电线路跳闸一直是困扰安全供电的一个难题。据统计，由于雷击引起送电线路跳闸总次数的40%-60%。因此，寻求有效的送电线路防雷措施，一直是送电线路运维工作者重点关注的课题。

二、雷击线路的方式

送电线路各种防雷措施都有其针对性，下面针对雷击线路三种方式进行分析。

1、绕击雷。根据送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。据统计，山区送电线路的绕击雷引起线路跳闸的概率约为平地送电线路的3倍。2、反击雷。雷击杆、塔顶部或避雷线时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。3、直击雷。雷电直接击中导线引起的线路过电压，导致线路跳闸。

三、送电线路防雷措施分析

送电线路遭受雷击后是否引起跳闸主要与四个因素有关：线路绝缘子的50%放电电压值；有无架空地线；雷电流强度；杆塔的接地电阻值。我们依据这四方面因素，根据送电线路所经过的不同地段，不同地理位置的杆塔采取有针对性的防雷措施。目前线路防雷措施主要有以下4种：

1.提高送电线路的绝缘水平。2.降低送电线路杆塔的接地电阻值。3.安装适量的送电线路避雷器。4.根据规程规定：在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击送电线路区段，可以增设耦合地线。

四、送电线路防雷措施的实施

本文主要对安装线路避雷器、降低杆塔的接地电阻两方面进行介绍：

1. 安装线路避雷器。

线路避雷器一般安装在雷击跳闸较频繁的送电线路区段上。

线路避雷器一般有两种：一种是无间隙型；避雷器与导线直接连接，它是电站型避雷器的延续，具有吸收冲击能量可靠，无放电时延、串联间隙在正常运行电压和操作电压下不动作，避雷器本体完全处于不带电状态，排除电气老化问题；串联间隙的下电极与上电极（线路导线）呈垂直布置，放电特性稳定且分散性小等优点；另一种是带串联间隙型，避雷器与导线通过空气间隙来连接，由于其间隙的隔离作用，避雷器本体部分（装有电阻片的部分）基本上不承担系统运行电压，只有在雷电流作用时才承受工频电压的作用，不必考虑长期运行电压下的老化问题，且本体部分的故障不会对线路的正常运行造成隐患，具有可靠性高、运行寿命长等优点。一般常用的是带串联间隙型。

当杆塔顶部电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50%的放电电压时，将发生由杆塔顶部至导线的闪络。即Ut-U1>U50，如果考虑线路工频电压幅值Um的影响，则为Ut-U1+Um>U50。因此，线路的耐雷水平与三个重要因素有关，即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。一般来说，线路的50%放电电压是一定的，雷电流强度与地理位置和大气条件相关，不加装避雷器时，提高送电线路耐雷水平往往是采用降低塔体的接地电阻，在山区、接地电阻率高的地区降低接地电阻是非常困难的，这也送电线路屡遭雷击的主要原因。

送电线路加装避雷器以后，当送电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流从架空地线传入相临杆塔，一部分经塔体流入大地，当雷电流超过一定值后，避雷器即动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线，传播到相临杆塔。雷电流在流经架空地线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和架空地线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从架空地线中分流的雷电流，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电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。目前，线路避雷器制作水平越来越高，效果越来越好，造价越来越低，可以在雷击跳闸频繁的送电线路区段上推广应用。

2、降低杆塔的接地电阻。

送电线路的接地电阻值与耐雷水平成反比，根据各基杆塔的土壤电阻率的情况，尽可能地降低杆塔的接地电阻，是提高送电线路耐雷水平的基础，也是最有效、最经济的手段。由于运行时间长的送电线路接地电阻值增大，故耐雷水平降低。为确保送电线路安全运行，通过改造使杆塔接地装置，大幅度降低杆塔接地电阻值，从而大大提高送电线路的耐雷水平。

1）接地电阻增加的原因分析：

杆塔接地电阻值增加主要有以下4方面原因：

（1）接地体的腐蚀。酸性土壤中或风化后土壤中，最容易发生电化学腐蚀和吸氧腐蚀，而最容易发生腐蚀的部位是接地引下线与水平接地体的连接处，由腐蚀电位差不同引起电化学腐蚀。有时会因腐蚀而接地线断开，致使杆塔“失地”的现象发生。还有就是接地体的埋深太浅，或用碎石、砂子回填，土壤中含氧量高，接地体发生吸氧腐蚀。接地体腐蚀后与与周围土壤之间的接触电阻变大，导致杆塔接地电阻变大，严重时可能失去接地。（2）山坡地带由于雨水的冲刷使而使接地体外露失去与大地的接触。（3）施工时使用化学降阻剂或性能不稳定的降阻剂，随着运行时间的增长，降阻剂的有效成分流失或失效后使接地电阻增大。（4）外力破坏，杆塔接地引下线或接地体被盗或外力破坏。

2）接地装置改造的要求

（1）接地装置改造方案：首先利用绝缘摇表采用四极法进行土壤电阻率的测试（或采用智能接地电阻测试仪测土壤电阻率）。然后根据测试的土壤电阻率确定最终的接地体的敷设方案。（2）接地装置埋深要求：在耕地，一般采用水平敷设的接地装置，接地体埋深不得小于0.8米；在非耕地，接地体埋深不得小于0.6米。在丘陵和山区，接地体埋深不得小于0.3米。（3）接地电阻值不能满足要求时，可适当延伸接地母线，加装接地降阻模块，直至电阻值满足要求为止；个别山区（如岩石地区），当接地母线总长度达到336米以上者，可不再延长。（4）接地母线的连接：采用搭接方式，两接地体搭接长度不得小于圆钢直径的6倍，然后进行焊接。焊接部位必须处理干净，再做防腐处理。（5）距离要求：为了减少相邻接地体的屏蔽作用，水平接地母线之间的接近距离不得小于5米。

3）降低杆塔接地电阻的措施

（1）.对接地不合格的杆塔的接地电阻值进行重新测试，并测量土壤电阻率。 （2）对接地不合格的杆塔接地母线进行开挖检查，重新敷设接地母线。 （3）对检查中发现已腐蚀断开或无接地引下线的杆塔接地装置进行焊接，并对接地电阻重新测试，不符合规定的进行改造。 （4）对被浇灌在保护帽内的接地引下线，可将引下线从保护帽内敲出，再重新浇灌保护帽或将引下线锯断重新进行焊接。 （5）重新敷设的接地电阻仍不合格的杆塔，继续改造。

五、结束语

在总结了如何运用好常规防雷技术措施的基础上，本人认为雷电活动随机性强，要做好送电线路的防雷工作，必须抓住其关键点。送电线路防雷设计中，要全面考虑送电线路经过地区雷电活动的强弱程度、地形地貌特点和土壤电阻率高低等情况，还要结合多年送电线路运行经验以及系统运行情况等，通过比较选取最佳的防雷设计，提高送电线路的耐雷水平。同时，雷电活动是极其复杂的自然现象，需要电力系统内各个部门的通力合作，才能最大程度减少雷害的发生，降低雷害损失。

参考文献

[1] 应伟国《架空线路状态运行检修技术问答》中国电力出版社.2009年.

[2] 曾昭桂《输电线路运行与检修（第三版）》中国电力出版社.2007年.

作者简介

王同波（1974-），工程师、技师，国网威海市文登区供电公司，1997.8-至今，国网威海市文登区供电公司，输电专责。