送电线路的防雷及接地探讨与分析

【摘 要】送电线路的防雷设计，应根据线路的电压、负荷的性质和系统运行方式，并结合当地已有线路的运行经验，地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等情况，在计算耐雷水平后，通过技术经济比较，采用合理的防雷方式。

1.引言

目前输电线路本身的防雷措施主要依靠架设在杆塔顶端的架空地线，其运行维护工作中主要是对杆塔接地电阻的检测及改造。由于其防雷措施的单一性，无法达到防雷要求。而推行的安装耦合地线、增强线路绝缘水平的防雷措施，受到一定的条件限制而无法得到有效实施，如通常采用增加绝缘子片数或更换为大爬距的合成绝缘子的方法来提高线路绝缘，对防止雷击塔顶反击过电压效果较好，但对于防止绕击则效果较差，且增加绝缘子片数受杆塔头部绝缘间隙及导线对地安全距离的限制，因此线路绝缘的增强也是有限的。而安装耦合地线则一般适用于丘陵或山区跨越档，可以对导线起到有效的屏蔽保护作用，用等击距原理也就是降低了导线的暴露弧段。但其受杆塔强度、对地安全距离、交叉跨越及线路下方的交通运输等因素的影响，因此架设耦合地线对于旧线路不易实施。因此研究不受条件限制的线路防雷措施就显得十分重要。将安装线路避雷器、降低杆塔接地电阻进行综合分析运用，从它们对防止雷击形式的针对性出发，真正做到切实可行而又能收到实际效果。

2.高压送电线路防雷

2.1 雷击原因

高压送电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关：线路绝缘子的50%放电电压；有无架空地线；雷电流强度；杆塔的接地电阻。高压送电线路各种防雷措施都有其针对性，因此，在进行高压送电线路设计时，我们选择防雷方式首先要明确高压送电线路遭雷击跳闸原因。

2.1.1高压送电线路绕击成因分析。根据高压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、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。山区高压送电线路的绕击率约为平地高压送电线路的3倍。山区设计送电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距，这是线路耐雷水平的薄弱环节；一些地区雷电活动相对强烈，使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。

2.1.2高压送电线路反击成因分析。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。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。

2.2 高压送电线路防雷措施

2.2.1加强高压送电线路的绝缘水平。高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比，加强零值绝缘子的检测，保证高压送电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。

2.2.2降低杆塔的接地电阻。高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比，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，这是提高高压送电线路耐雷水平的基础，是最经济、有效的手段。

2.2.3根据规程规定：在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的杆塔和地段，可以增设耦合地线。由于耦合地线可以使避雷线和导线之间的耦合系数增大，并使流经杆塔的雷电流向两侧分流，从而提高高压送电线路的耐雷水平。

2.2.4适当运用高压送电线路避雷器。由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时，避雷器就加入分流，保证绝缘子不发生闪络。根据实际运行经验，在雷击跳闸较频繁的高压送电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。目前在全国范围已使用一定数量的高压送电线路避雷器，运行反映较好，但由于装设避雷器投资较大，设计中我们只能根据特殊情况少量使用。

2.3 防雷措施的探讨与分析

2.3.1安装线路避雷器。运用高压送电线路避雷器。

由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时，避雷器就加入分流，保证绝缘子不发生闪络。我们在雷击跳闸较频繁的高压送电线路上选择性安装避雷器。

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，只有在雷电流作用时才承受工频电压的作用，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，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，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。

线路避雷器防雷的基本原理：雷击杆塔时，一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔，另一部分雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。

加装线路避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流从避雷线传入相临杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。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。因为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。

2.3.2降低杆塔的接地电阻。

（1）垂直接地体法。在接地装置的射线上，每隔10米增设长度不小于0.6米的垂直接地体，垂直接地体宜采用放热焊接，并且应与接地射线牢固焊接。

（2）集中接地法。沿铁塔周围挖一圈60cm的沟，在沟内每隔3米设一垂直接地体（1.2米镀铜钢棒），用Ф10的镀铜钢绞线将所有垂直接地体连接，再与铁塔的接地引线连接。

（3）新型接地材料。随着技术的进步，各种新型材料在实际工程中得到了广泛的应用。采用传统的杆塔接地采用镀锌角钢作为垂直接地体、镀锌圆钢作为水平接地体。接地体之间采用焊接连接。该方式具有以下缺点：焊接部位材质受伤害导致整个地网易腐蚀、接地材料用量大、现场施工难度大、接地电阻大、接地施工面积大、后期维护工作量大等缺点。

选择新型镀铜钢接地棒作为杆塔接地的电极，并采用镀铜钢绞线作为水平接地线，接地联结方式采用放热焊接，有效的减小了杆塔接地电阻，同时由于接地系统整体电感低，实际冲击接地电阻小，减少了传统钢接地体由于高电感对铁塔设备或线路的反击。

综上所述，接地装置采用方环带射线水平浅埋形式为主，接地体埋深为0.6m。耕地埋深0.8米。接地材料采用镀铜钢棒及镀铜钢绞线，接地引下线采用φ12圆钢并热镀锌防腐，电站进出线2km左右接地电阻值一般不超过10Ω，其他地段一般不超过15Ω，接地电阻值应满足《110-500kV架空送电线路设计技术规程》的规定值。

3.结论

综上所述，为防止和减少雷害故障，设计中我们要全面考虑高压送电线路经过地区雷电活动强弱程度、地形地貌特点和土壤电阻率的高低等情况，还要结合原有高压送电线路运行经验以及系统运行方式等，通过比较选取合理的防雷设计，提高高压送电线路的耐雷水平。雷电活动是一个复杂的自然现象，需要电力系统内各个部门的通力合作，才能尽量减少雷害的发生，将雷害带来的损失降低到最低限度。