高压输电线路雷电干扰成因及措施

摘要 随着电力建设在在我国的快速发展，因此对高压输电线路供电的可靠性要求也越来越高。高压输电线路通常情况下都暴露在野外，具有分布广、线路长等特点，很容易受气候与地形条件的影响，遭雷击的情况也时有发生。因此提高高压输电线路的防雷性能，提升高压线路的运行水平，是当下研究高压线路保护的重要工作。

关键词 高压输电线路；雷电干扰；避雷针；避雷

中图分类号TM862 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）86-0099-02

1 输电线路被雷电干扰的原因

对电气设备绝缘有破坏作用的电压都被称为过高压，地面建筑物和构筑物和电力系统内的设备遭受雷电感应或直接雷击时产生的过高压则被称为大气过高压，其能量来源于电力系统之外，因此又被称为外部过高压，外部过高压对输电线路影响非常大。雷电的出现有两种原因，一是雷云与地面物体间的放电现象，被称为地闪；二是雷云间的放电现象，这种被称为云闪。地闪对输电系统有严重的威胁，输电线路在遭受雷击后，其自身绝缘会被击穿，致使相与相或相与地之间的短路，又因为大部分的高压电网都是直接接地系统，当遭遇雷击后，线路会直接跳闸，影响电网的正常运行，对国民经济的发展造成严重破坏。

2 高压输电线路防雷原则及方式

对于高压输电线路防雷工作而言，其主要是及时采取有效的措施将自然灾害（雷击）降到最低，以保证安全供电和供电质量。

2.1 避免导线遭受雷击

我国目前采用避雷线进行避雷是被长期工程实践证实的效果较好的防雷措施，也是我国在铺设高压输电线路时的首选方法。但是因为某些区域受地理条件的限制，或是接地电阻难以降下来而导致雷击跳闸情况偏多时，为保证输电线路运行安全也可使用可控放电避雷针，同时在底线上安装侧向避雷针。因此为保证导线不受或少受雷电直击，可采用避雷线、消雷器、可控放电避雷针、侧向避雷针。

2.2 减少绝缘发生闪络

为保证塔顶与地雷线在遭受雷击时少不发生或者少发生闪络问题，不断提高高压输电线路自身的绝缘性能、耐雷水平是非常有必要的。实践中常用的方法是通过降低杆塔地接电阻，来有效地提高其耐雷水平。对于山区地带，如果接地电阻难以有效降低，可采用放电避雷针方式，同时加装耦合地线，在地线上安装侧向避雷针加强绝缘。因为使用可控放电避雷针绕几率较低，主放电流也较小（均值为7kv），而通常情况下，杆塔的耐雷水平都高于这个值，因此可控放电避雷针能有效降低输电线路的跳闸率，提升高压输电线路的稳定性和安全性。

2.3 避免因冲击闪络而变为稳定性电弧放电

实践中我们可以看到，只要不产生工频短路电弧，线路跳闸现象就很少产生。基于此，应当有效降低工频电场的自身强度。在采用该种方法过程中，一定要谨慎操作，这主要是因为中性点接地方式一旦发生改变，系统运行方式、参数等也随之发生改变，甚至会产生非常严重的后果。

2.4 跳闸后也不中断电力供应

具体操作过程中，为有效提高输电线路自身的运行质量，建议利用双回线或者自动重合闸等供电方式，这样可以有效提高输电线路和电网的运行效率，即便出现跳闸现象，也不会中断电力的供应，或影响电力供应质量。

3 防雷措施

3.1 绕击雷对高压输电线路的危害

雷电对高压输电线路的危害形式主要有直击雷和绕击雷，220KV及以上的高压输电线路本身就有较高的绝缘水平，感应雷难以对其造成危害，因此对高压输电线路影响最大的就是直击雷。随着我国经济的发展，雷电定位系统也逐渐被广泛使用，人们对高压输电线路的雷击故障有了更深刻的认识，大部分的雷击故障都是因为15kV～30kV的雷击电流而引发的，有关数据表明，220kV的输电线路因雷电绕击跳闸率占雷击跳闸总数的50%以上，而550kV的输电线路因雷电绕击跳闸率占雷击跳闸总数的85%以上。

3.2 防绕击雷避雷针的设计

针对实践中的绕击特点，在采取防绕击措施时，应当充分考虑以下几个方面的问题：第一，耐雷水平远高于实际雷电活动强度的接地体设计过程中，可通过高空拦截方式，以保证其不进入到接地体绕击区范围之内；第二，针对那些需要防止反击和绕击接地体，可通过降低雷电先导，对接地体闪击高度进行准确定位。同时，在接地体的相应侧面可安装一些接闪设备，比如可在线路杆塔的侧面位置安装防绕击全屏蔽防雷装置，并以此对已经进入到接地体侧面却屏蔽失效的雷电先导实施防绕击；地线上也可以装设相应的避雷针，这对直击雷、反击雷的防范具有非常重要的作用。避雷针的拦截效率与被保护结构、雷电通道、极性以及电荷分布和先导电位、避雷针的数量、大气条件等因素具有非常密切的关系。一般而言，大气条件的影响主要表现为空气温度、适当越高，所布设的避雷针设备保护效果就越不明显；同时，放电定位高度越大，避雷针的拦截范围也就会随之增大，保护范围也会随之增大。

基于以上分析，笔者认为实践中应当注意以下几个方面的问题：首先，超过雷电先导定位高度所布设的避雷针等设备，难以对避雷针下方先导的接地体闪击进行有效防范，基于此，建议在接地体的侧面适当位置安装一些接闪针。其次，不同方位避雷针出现定位迎面先导的方位也存在着一定的差异性。比如，垂直方向上的避雷针比较容易实现接闪高空，因此最好不要将其安装在输电线路上，特别是已经布设避雷线的输电线路，以免将高幅值雷云引到输电杆塔之上，造成严重的后果。同时，可在杆塔之上安装适量的侧面接闪针，这样可以有效地防范其进入到杆塔侧面的避雷线屏蔽失效区，引发低空雷电先导问题，并对避雷线屏蔽不足问题进行弥补。再次，可有效防止高空和高幅值先导对接地体造成直击，同时这也是高建筑结构防雷作业的关键所在。对于高建筑结构顶端而言，一定要严格按照要求安装相应的雷电接闪设备，没有必要必须将高空大范围内的雷云全部吸引过来。对于周围较为空旷区域的超高建筑结构而言，实践中为有效防范低空小雷电先导绕击问题，建议在建筑结构的中部位置安装适量的侧向防绕接闪设备。

3.3 安装使用放绕击雷避雷针

安装防绕击雷避雷针的步骤依次是：“将避雷针安装在线夹的下孔，装上平垫圈、套管、平衡球、弹簧垫圈、平垫圈、螺母等，螺母拧紧力矩36Nm、插上开口销、掰开销口。”在架空的地线上安装上配套的护线条，将线夹安装在护线条的中间位置，避雷针杆朝向输电线路地线的外侧，防振锤的锤头朝向铁塔，防绕击避雷针的配套金具是塔头测针，每个击塔需要安装两个，在铁塔的最外侧与最上侧进行安装，针杆要上扬，并伸出塔角30cm以上。

4 结论

高压输电线路运行是否安全可靠直接关系着经济的发展以及人民的安全，因此采取合理科学的方法提高高压输电线路的防雷性能，提升高压线路的运行水平，是当下高压线路保护研究的重要工作。

参考文献

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