关于高压输电线路的防雷措施探讨

【摘要】由于架空线路是暴露在外的，且离地面距离较高，故很容易受到外界损害，尤其是雷击。雷电对输电线路会造成较大的危害，如果是在山区、丘陵等交通不便的地区，还给查找故障、维修工作造成极大的不便，一旦发生雷电事故，将对居民的生命安全造成严重的威胁。所以，必须加强对高压输电线路的防雷保护，确保线路的安全。本文现从线路遭雷击的原因、雷电对线路的危害等方面进行了阐述。

【关键词】高压输电线路；防雷；措施

中图分类号： TM621 文献标识码： A 文章编号：

一.线路遭雷击的原因

①线路的密度相对较大，增加了雷击中放电的机率；②雷电活动过于频繁；③线路的绝缘水平及耐雷水平均较低；④输电线路分布在山坡地形上，也增加了雷电绕击的机率；⑤杆塔接地的电阻过大，一旦出现雷击杆塔的情况，而接地系统又不能迅速将雷电泄入大地，如果杆塔电位较高，且雷电的电流幅值、雷电波陡度和极性配合得好，极易造成反击，击穿绝缘子串，导致雷击线路。

二.雷击110kV高压输电线路的危害性分析

110kV输电线路作为区域电能的输送转换中心，其遭雷击的危害程度主要和4个因素有关，分别是：雷击线路后产生的雷电流强度；输电线路的绝缘子闪络放电；有无架空地线及地线的特性合理与否；杆塔接地电阻与线路是否相符。而此区域最常见的雷电危害则是雷电反击与雷电绕击。

（一）雷电反击

雷电击中输电杆塔或避雷针后，雷电流会泄入大地，但在该过程中，因为杆塔的接地阻设计不合理，使得杆塔的接地电位值升高，然后在输电线路上产生高感应电压，最终引起线路发生反击过电压跳闸事故。

（二）雷电绕击

安装了避雷针或避雷线的110kV输电线路，能够有效防护直击雷，但雷电会绕击在输电线路上，避开了避雷措施，最终引起输电线路发生跳闸事故。经验证，雷电绕击的发生率与气象、输电线路杆塔的高度、避雷针或避雷线对导线的保护角等因素有关。其中，根据扩大输电线路保护角这个因素，则研发出了可控放电避雷针，能够有效避免雷电绕击的发生。

三. 110kV高压输电线路的防雷对策

（一）对雷电参数进行分析

自从实施了输电智能巡检系统科技项目后，便可将GPS卫星定位应用于110kV及电压数更高的输电线路杆塔，然后在雷电定位系统录入雷电的相关数据。一旦出现雷电日，即可迅速查询到输电线路周边的雷电活动，并通过分析雷电参数，确定线路遭雷击的概率及等级，然后及时采取适当的防雷对策。

（二）进行避雷线的架设

高压线路防雷的基本方法则是架设避雷线。避雷线能够避免雷电对导线的直接雷击，防止了过电压事故的发生。架设避雷线后，雷电流会沿着避雷线再经接地引下线泄入大地，保证了线路的安全供电。因此，为了让高压线路免于雷击，110kV及电压数更高的线路都应该进行避雷线的架设。

（三）安装线路避雷器

在雷电较多的地区，使用适当的线路避雷器能够有效防止雷害事故的发生，原因是：避雷器对绝缘子两端的电位差有限制作用，所以能防止反击事故的发生。经验证，在雷电发生频率较高的线路安装若干组线路避雷器，能够有效避免雷击跳闸事故的发生。如果担心雷电波会沿着线路侵入变电所或发电厂，可再安装一组线路避雷器在线路的终端。此外，线路避雷器的安装对接地有严格的要求，因为线路避雷器也是由接地装置将雷电流泄入大地，故对杆塔的接地电阻及接地引下线的要求都非常严格，且应尽可能选用不需维护的线路避雷器。

（四）进行耦合地线的架设

耦合地线主要具有两方面的功效：①使雷击塔顶时流向相邻杆塔的雷电流增大了；②使导线和避雷间的耦合系数变大了。于导线下方进行耦合地线的架设，能起到分流与耦合的作用，促进线路耐雷水平的提高。对于110kV高压输电线路，架设耦合地线还能使反击跳闸的次数及一相导线绕击后对另一相造成的反击跳闸机率大大减少。

（五）对杆塔的接地电阻进行降低

当雷击杆塔时，塔顶电位会直接影响到杆塔的接地电阻，故为了防止反击事故的发生，通常会采用将杆塔接地电阻降低的方法。由于大部分接地电阻超标的杆塔均是处于山区或地势较为复杂的地段，故实现降阻有一定的难度。因此，必须结合杆塔所处区域的具体情况来设计杆塔的高度，采用可行的降阻方法。然而，在现实操作中，许多工程的都采用了不可行的降阻措施，如降低杆塔的接地电阻时，并未与该区域的地质结构相结合就随意采用打深井的方法来降阻。杆塔接地的主要是用来防雷，但属于高频电流的雷电流，有着强度很高的趋肤性，在地中流动时均是沿地表散流，深层土壤没有任何阻碍作用，所以，采用单纯的打深井方法是不可能实现降阻目标的，还应与处所的地势情况相结合，选择沿等高线做水平射线或其他方法来将杆塔的接地电阻降低。

（六）选择消弧线圈连接中央式

在一些雷电活动较严重且接地电阻不易降低的地区，可将经消弧线圈接中央式应用于110kV及电压数更低的，还可采用系统中性点不接地的方法，消弧线圈便能对大量的雷击单相闪络接地缺点进行消弧，便不会产生继续共频电流。即使雷击引起二相或三相闪络缺点，一相闪络也不会出现跳闸，而是充当了避雷线，使分流增加，并对未闪络相其耦协作用，降低了未闪络相绝缘的电压，使线路的耐雷水平得到了较大程度的提高。当前，我国的消弧线圈接中央式，能够有效降低雷击跳闸事故的发生率，运转效果非常好。

（七）注重线路耐雷水平的提高，并重视线路绝缘的加强

线路运行单位应重视绝缘子的全程管理，不允许劣质绝缘子挂网运行。如果绝缘子已挂网运行，则要根据相关规定对其进行定期检测，发现不合格产品时要在第一时间更换，并分析、统计绝缘子的劣化率，保证线路绝与运行要求相符。对于一些雷击活动频繁的地区，可采取适当措施来促进线路耐雷水平的提高。

一般而言，110kV输电线路的单串悬垂绝缘子串包含有7片绝缘子，单串耐张绝缘子串则包含8片绝缘子，都是符合防雷要求的。为了将线路的耐雷水平提高，应多增1片绝缘子在绝缘子串上。研究表明，大多增加了1片绝缘子的线线路，其耐雷水平得到了较大的提高，发生雷击跳闸事故的机率也明显降低。合成绝缘子由于具有强度高、重量轻及免维护等优点而被广泛应用于输电线路的各个区段。但绝缘子如果在雷击活动较频繁的地区使用，则很容易出现雷击跳闸事故，因为常规尺寸的合成绝缘子并不具备良好的防雷性能，加之110kV输电线路上所使用的合成绝缘子，在遭受雷电全波冲击时仅有500kV的耐受电压，但瓷绝缘子却有600kV的耐受电压，整整高出了100kV。

（八）安装自动重合闸

超过90%的雷击缺点均为瞬时缺点，故在变电站中应进行自动重合闸的安装，以利于送电的及时恢复。有研究发现，我国110kV及电压数更高的线路，重合闸的防雷成功率最高可达95%，最低也有57%的成功率，故规程规定：各级电压线路都要尽可能地安装单相或三相重合闸，尤其是高土壤电阻率地域的送电线路，安装自动重合闸是必不可少的。因此，为了加强输电线路的防雷保护，安装自动重合闸是一种有效的方法。

四.小结

综上所述，引起高压线路遭受雷击的原因多且复杂，为了解决线路遭雷击的问题，必须结合线路区域的地形、地质、土壤电阻率等因素综合考虑，对雷电参数进行深入分析，再根据以往的运行经验，对各种方案的可行性、经济效益、安全性等进行分析与比较，选出一种最适合的防雷措施，以保证输电线路的安全供电。

【参考文献】

[1]李江民,黄华峰.浅谈110kV高压输电线路的防雷保护[J].湖南工业职业技术学院学报.2009.