关于电力输电线路的防雷接地技术探讨

摘要：本文主要就电力输电线路的常见防雷接地技术进行了相关的论述，希望有所作用。

关键词：输电线路；防雷；接地；避雷线；电阻

Abstract: in this paper, the power transmission line common lightningproof grounding technology related elaboration, hope to have effect.

Keywords: transmission lines; Lightning protection; Grounding; ground wire; resistance

中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：

输电线路由于大部分地处旷野，很容易遭到雷击。当雷电击中电力线路时，雷电流需经过电力线路泄入大地。即使雷电没有击中电力线路，当雷击发生后，导线上感应的异号电荷失去束缚，向导线两则流动，这些电流通过线路侵入变电站或袭击电气设备，在设备上形成过电压。当过电压高于设备的额定雷电冲击耐受电压时，设备就会损坏。因此，对输电线路加强防雷措施，不但可以减少由于雷电击中输电线路而引起的跳闸次数，还可以有效保护变电站内电气设备的安全运行，是维持电力系统持续、可靠供电的重要环节。

一、输电线路雷害形成及预防

架空输电线路雷害事故的形成主要包括四阶段：输电线路受到雷电过电压的作用；输电线路发生闪络；输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压；线路跳闸，供电中断。针对雷害事故形成的四个阶段，现代输电线路在采取防雷保护措施时，要做到“四道防线”，即：

防直击，就是使输电线路不受直击雷。

防闪络，就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络。

防建弧，就是使输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电弧。

防停电，就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。

二、输电线路防雷接地技术

针对雷害形成的原因，对症下药，采取上述“四道防线”的防雷技术措施，减少输电线路雷击跳闸故障率，提高供电质量。具体技术措施如下：

(一)架设避雷线

避雷线又称架空地线，架设在杆塔顶部，一根或二根，用于防雷。通常当雷电击中输电线路时，在输电线路上将产生远高于线路额定电压的“过电压”，有时甚至达到几百万伏。它超过线路绝缘子串的抗电强度时，便会引起线路跳闸，甚至造成停电事故。然而，使用避雷线可以遮住输电线路，使雷只落在避雷线上，并通过杆塔上的金属部分和埋设在地下的接地装置，使雷电流导入大地。一般来说，输电线路的电压愈高，采用避雷线的效果就愈好，因此在11O～220kV及以上电压等级的输电线路应全线架设避雷线。还有，避雷线应在每个杆塔的地基处接地，因为在采用双避雷线的超高压输电线路上，正常的输送电流会在两根避雷线之间组成闭合回路，而造成功率损耗，所以为了降低损耗，须将避雷线对地绝缘。同时，避雷线的保护效果还同它下方的导线与它所成的角度有关，一般在20～300之间。通常220kV和330kV双避雷线线路最好做到200左右，而500kV及以上的高压线路的双避雷线角度最好在150以下。在架有两根避雷线的情况下，很容易获得较小的保护角，线路运行时的雷击跳闸故障也相对较少，但建设投资较大，所以我国近几年建的220kV以下的输电线路，大多数采用单根避雷线。

(二)安装避雷针

避雷线的架设在一定程度上降低了导线上的感应过电压，但不是完全消除，这就要求安装避雷器来将雷电流泄放到大地，从而限制过电压，保障输电线路及设备的安全。未沿全线架设避雷线的35kV～110kV架空输电线路，应在变电所1km～2km的进线段架设避雷线。此外，发电厂、变电所的35kV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设阀型避雷器，连接电缆段的1km架空线路应架设避雷线。

(三)装设接地装置和降低杆塔接地电阻

装设接地装置是防止架空输电线路雷击事故的有效措施之一。接地装置由接地体和接地极线组成，接地体指埋入地中直接与大地接触的金属体，接地线指电力设备与接地体连接的金属体。对于一般高度的杆塔，降低杆塔冲击接地电阻是提高线路耐雷水平降低雷击跳闸率的有效措施。

对于平原地带的杆塔来说，任何一根杆塔都要配备接地装置，并且要与避雷线连接，来提高输电线路防雷的可靠性和实用性；对于一般高度的杆塔来说，为了提高线路耐雷水平与降低雷击跳闸率，降低杆塔冲击接地电阻是最有效和经济的方法，还要对同一条线路进行逐段改造，把邻近杆塔接地连接，来降低相邻杆塔的接地电阻，并将杆塔延伸至周边土壤电阻率较低的地方；对于山区地带的杆塔来说，通常在四个杆塔的底部应用打深井加降阻剂或采用长的辐射地线，来增加土壤与地线的接触面积使电阻率降低，实现输电线路的防雷。总之，降低杆塔接地电阻，并完善接地装置，保证雷电产生的电流可靠的泄放到大地，是输电线路运行中防雷的基础，也是提高设备防雷经济、高效的方法。

(四)采用中性点非有效接地方式

电力系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式，可以使由雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除，不致于引起相间短路和跳闸，而在二相或三相落雷时，由于先对地闪络的一相当于一条避雷线，增加了分流和对未闪络相的耦合作用，使未闪络相绝缘上的电压下降，从而提高了线路的耐雷水平。

(五)加强线路绝缘

为了提供线路的耐雷水平，对个别经常遭雷击的杆塔可增加1～2片绝缘子。由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔(如：跨河杆塔)，这就增加了杆塔落雷的机会。高塔落雷时塔顶电位高，感应过电压大，而且受绕击的概率也较大。为降低线路跳闸率，可在高杆塔上增加绝缘子串片数，加大跨越档导线与地线之间的距离，以加强线路绝缘。在35kV及以下的线路可采用瓷横担等冲击闪络电压较高的绝缘子来降低雷击跳闸率。

(六)装设自动重合闸装置

装设自动重合闸装置是防雷保护的有效措施之一。雷击故障约90％以上是瞬时故障，所以应在变电站装设自动重合闸装置，以便及时恢复送电。由于线路绝缘具有自恢复性能，大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除。输电线路在遭受雷击时，绝缘子发生闪络就会造成跳闸，因此安装自动重合闸装置对降低输电线路的雷击事故率具有较好的效果，这样就可以消除瞬时性故障，减少雷击跳闸后停电的现象，确保持续供电。规程要求“各级电压等级线路应尽量装设三相或单相重合闸”。同时明确“高土壤电阻率地区的送电线路，必须自动重合闸装置”。

(七)安装线路避雷器

即使在全线架设避雷线，也不能完全排除在架空线上出现过电压的可能性，安装线路避雷器后，当雷击过电压超过避雷器的保护水平时避雷器便动作，给雷电流提供一个低阻抗的通路，使其泄放到大地，从而限制了电压的升高，保障了线路、设备安全。通过近几年的雷电定位图统计，线路遭受雷击往往集中于线路的某些地段，我们称之为选择性雷区，或称易击区。在易击区及土壤电阻率高(而且降阻有困难)的山区，使用带外串联间隙氧化锌避雷器是技术性、经济性最佳的方案。选择加装线路防雷用金属氧化物避雷器可以防止雷直击导线或雷击塔顶、避雷线后绝缘子的冲击闪络，从而可以线路雷击跳闸率降至30％。

我们必须充分利用有限资金以求得最佳效益，应根据运行经验，力争较准确的选择线路防雷避雷器的安装地点。

(八)采用差绝缘方式

此措施适宜于中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，并且导线为三角形排列的情况。所谓差绝缘，是指同一基杆塔上三相绝缘有差异，下面两相较之最上面一相各增加一片绝缘子，当雷击杆塔或上导线时，由于上导线绝缘相对较“弱”而先击穿，雷电流经杆塔人地，避免了两相闪络。在雷害严重的一些35kV线路上应用了这一方法，事故率明显下降，线路的耐雷水平可提高24％。

(九)采用不平衡绝缘方式

随着同杆塔架设双回线路的不断出现，当普通的防雷措施不能满足要求时，采用不平衡绝缘方式可避免双回线路在遭受雷击时同时跳闸。其原理是两回路的绝缘子片数不同，遇到雷击情况时，绝缘子片数少的一回路先闪络，闪络后的导线相当于避雷线，增加了对另一回路导线的耦合作用，提高了另一回路的耐雷水平，使之不发生闪络，保持连续供电。

参考文献：

[1]白玉岷．电力架空线路防雷接土电 [J]．机械工业出版社，2010，O1．

[2]张志林，马文霞．超／特高压输电线路雷电绕击防护性能研究[J]．中国电机工程学报，2005，10．

[3]郑治．多支避雷针保护范围的安全漏洞及其堵漏措施[J]．高电压技术，2006，01.

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