输电线路雷击架空地线断线原因探析

摘要：文章结合工作经验分析了输电线路雷击架空地线断线的原因，并根据原因分析提出了相应的处理措施，希望通过文章的研究以及提出的相应策略能够很好地处理并防止输电线路雷击架空地线的断线事故，保障输电线路的建设，促进我国电力建设的发展。

关键词：输电线路；雷击事故；架空地线；断线原因；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM862 文章编号：1009-2374（2016）12-0133-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.12.062

1 概述

随着电力电网以及输电线路的建设与发展，相关工作人员积极探索，希望能够发现其中存在的问题，并对问题进行改进，促进我国电力事业发展。在输电线路建设尤其是架空输电线路建设中存在众多问题，而事故往往会引发电力故障和不必要的损失。在这众多的事故以及安全隐患中最常见的问题便是雷击跳闸问题，面对这些问题，首先应该分析产生这些问题的原因，并根据分析的原因提出合理、科学的对策，从而能够促进电力事业发展，这也成为了广大电力工作者广泛关注的问题。

2 输电线路雷击架空地线断线原因分析

架空线路的特殊性以及雷击事故的特殊性使得事故产生原因复杂多样，接下来就笔者工作经验进行分析，探讨输电线路雷击架空地线断线原因，主要集中在两个方面：一个是雷击引起的断线事故；另一个是设计规划以及建设问题。接下来分别进行简要分析：

2.1 实际设计与规程不符

在架空输电线路的规划与设计中存在众多问题，往往设计中仅仅考虑短路电流问题，一般要求短路电流的热稳定而忽略了雷电流问题。雷电流和短路电流的共同作用引起的热稳定问题会导致地线断线故障。进行设计与规划时，关于地线和导线的最小配合问题，仅仅选择最小的配合比设计地线，这样严重忽略了规程，没有切实按照规程对地线进行热稳定校验。

2.2 雷击引起的地线断线

2.2.1 雷电流的热效应。在雷雨天气时，对架空地线发生雷击，导致地线的电流增大，尤其是对于雷击点，电流密度增大，导致地线的温度升高，甚至温度会达到几千摄氏度。在受到雷击影响时，重要的影响不是雷电流对于线路的热效应，而是雷击导体引起的地线温度升高，高温会导致地线金属熔化，当超过一定极限的时候会熔断，产生不正常断股现象。其中电弧热效应的作用可以用相应热平衡方程式表示：

i（t）2Rθdt=Cθmdθ

通过上述的热平衡方程式可以看出，在雷击作用时，其作用点很小，最终导致地线温度快速升高。当温度超过导线熔点时，就会发生断线事故。对于不同的导线，其热效应以及雷击电流和熔断温度都不一样。

2.2.2 雷电流的冲击效应。

A=M∫0i（t）dt=MQ

雷电流的冲击效应可以用上式进行表示，A的大小表示雷电流冲击效应的强弱。就日常生活以及雷雨天气的现象可以发现，雷雨天气经常出现雷电毁坏建筑物的情况，这些现象表明雷电流具有相应的冲击效应。

对于雷电流的冲量A而言，当其超过架空地线的承受冲击强度，就会导致架空地线的断线。从上述雷电流冲击效应的分析可以看出，雷电流冲击效应的强弱不仅仅取决于雷电流的幅值，而且与雷电流的波长有关，因此对于不同幅值和波长的雷电流产生的冲击效应也不相同，另外对于不同结构和状态的地线其承受冲击能力也不同。

2.2.3 工频短路电流的热效应。

I=C/（0.24*α0*R0*T）*In[α0*（t2-20）+l]/[α0*（t1-20）+l]

进行雷击时，除了雷击产生的热效应以及冲击效应之外，还存在绝缘子闪络放电。其中由于闪络放电会产生工频短路电流问题，工频短路电流稳定公式如上

所示。

在架空输电线路中存在两个系统：一个是地线-杆塔系统；另一个是雷击放电接地的杆塔。两个系统中第一个系统的阻抗小于第二个系统的阻抗，由于阻抗差别使得工频电流进行分流，分流到架空地线上，导致架空地线温度急速升高。由于温度升高引起的阻抗升高，阻抗使得温度进一步提高，温度过高导致地线熔断，产生地线断线。

2.2.4 高温导致的地线张力断线。上述三个雷电流原因中，其中雷电流的热效应以及工频短路电流的热效应都会导致温度升高。地线属于金属，受到高温影响会使得抗拉强度降低，尤其温度过高，抗拉强度降低，受到外力作用极易发生地线断线。

3 输电线路雷击架空地线断线防治措施

要很好地实现输电线路雷击架空地线断线的预防，需从两方面着手：一方面是雷击的预防工作；另一方面是提高耐雷水平。

3.1 雷击绝缘子掉串的防止

有效地防止雷击绝缘子的掉串，能够有效地防止雷击事故。而要防止雷击绝缘子的掉串首先应该从设计入手，做好绝缘子设计。一般采用玻璃绝缘子，不采用瓷绝缘子，并且紧紧按照相关要求进行设计，满足设计要求。在绝缘子出厂时，对产品进行检验，保证出厂产品合格，保证绝缘子的正常工作。

3.2 合理规划架空线路以及铺设环境

架空线路的雷击地线断线事故主要发生在山区，并且以绕击雷击为主，另外还有反击雷击。面对这些情况，必须要分析架空路线以及路线的铺设环境，可以利用自然环境选择自然屏蔽的防雷走廊，并且利用有利条件降低接地电阻来进行防雷。充分利用地形，合理布置杆塔，形成合理的杆塔高差，尽可能降低导线相对高度，最终减少雷击。观察研究发现对雷击频繁路段，进行有针对性的相应防治，采取有效的防雷措施如进行单改双避雷线、减少双避雷线保护角改造等。但遇到不能进行改造线路的情况时，可以对杆头进行局部加强屏蔽来减少保护角。另外在采取相应措施的同时，还应该保证措施能够有效落实，从而能够真正实现防雷。

3.3 加强绝缘措施

防雷的众多措施中见效快、成本低的措施便是加强绝缘。以单回路进线的220kV线路进线段为例进行分析，在该线路的进线段进行绝缘措施的加强能够有效提高变电站中避雷器流过的电流，一般情况下会超过5kA，而其他情况下则没有影响。

3.4 降低接地电阻

要实现降低热效应问题，必须要尽可能采取相应措施降低接地电阻。原有的架空输电线路接地电阻往往较高，因此有必要进行相应改造。不同的地区、环境需要采取不同的改造措施，在山区以及雷击频繁地区的改造更加必要，不能按照原有的设计进行，而应该在分析当地环境的基础上，按照实际情况进行设计，综合利用接线方式，多采用闭环方式接线，尽可能采用最大多射线进行垂直集中接地，这样不仅能够有效地降低接地电阻，而且能够减少地网的电感。

3.5 合理选择设置避雷器

避雷器的安装与使用具有重要意义，尤其对于雷雨天气频发地区以及雷击事故多发地区，防雷设施的安装更加必要。相关工作人员必须要根据实际情况选择合适的防雷器，并根据实际环境科学设置避雷器。另外应该注意资金投入，这样能够有效地防止雷击事故以及雷击跳闸问题。

3.6 选择合适的防雷措施

对于特殊阶段以及特殊路段需要采取不同的防雷措施，例如地形起伏大并且高差大的山区，应该采取反击线路，控制较大的接地电阻，另外在防雷措施方面还应尽可能采用加装耦合地线方式或者通过增加避雷线附加引流线来分流悬垂线夹的电流，能够防止地线在线夹处出现断线。

4 结语

架空输电线路与普通输电线路具有一定的区别，尤其多处于山区并且范围广，长期暴露在荒野中，经常会产生众多雷击事故。因此在输电线路的地线设计中要优化设计，采取相应措施进行相应维护，提高线路的防雷以及抵抗自然灾害能力，保证输电的正常进行，从而保证生活用电以及工业用电。

参考文献

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