输电线路雷电防护技术研究

摘 要：在电力传输过程中，输电线路的稳定运行才能保证电力供应的质量。雷电是影响输电线路安全运行的主要因素，雷电防护技术的应用是保障电力系统稳定运行的关键技术。本文主要分析了广西来宾市雷电的相关参数，并根据实际工作经验和国内外对雷电防护的研究提出了针对广西来宾市传输线路雷电防护的相关措施。

关键词：输电线路；雷电参数，雷电防护；防护措施

中图分类号： TM621 文献标识码： A 文章编号：

引言

广西来宾市近年来发生的跳闸事故很多都是因为雷电击中电力传输线路造成的，全年我市大约100日左右的时间属于雷暴日，雷电一直是影响我市电力系统正常运行的关键因素。35KV-220KV的高空架线由于受系统的原因绝缘系数不高。虽然雷电击中传输线路的时间很短，但雷电的瞬时冲击电压可达几十万伏，瞬时高压和高电流会造成传输线路故障，中断正常供电，导致我市经济财产损失。随着科学技术的发展，目前广西来宾市电力系统雷电防护工作取得了很大的进展，本文对广西来宾市重点介绍了广西来宾市雷电参数的研究方法和雷电防护采用的措施。

研究雷电参数采用的方法

人工记录方法[1]

气象部门在广西来宾市建立了气象观测站，广西来宾市雷电的相关参数可以通过国家气象局观测站记录数据获取。

雷电定位系统

单独的依靠人工记录获得的数据不能科学的反应全国各个地区雷电的发生特征，雷电检测技术是检测雷电相关参数的主要技术，被国内外雷电技术人员广泛应用。自1993年我国首次使用雷电监测系统后，目前我国29个省和地区已经建立了雷电定位系统，雷电定位系统通过测量地闪时间，地闪发生的位置，雷电流幅值，雷电极性等数据，可以为我国电力部门提供不同区域的雷电日和雷电击中地面的密度。

1.3雷电流波形监测

雷电流波形监测装置可以监测各地雷电流幅值及雷电流波形。早期雷电流波形监测装置主要安装在高山或高塔上，现在很多经典的电流幅值及电流波形都是通过这些装置监测得到的。安装在高山或高塔上上测得的雷电流幅值和波形对于电力系统传输线路的防雷设计具有一定的参考作用，但因为雷电流幅值和雷电流波形和监测装置的结构和高度有着重要的相关性，可能导致这些数据在用于传输线路防雷设计时可能偏高。另外，由于传输线路上电压的作用可能会导致线路受雷击的概率增大。我国研究机构和高校自己研究的雷电流波形监测装置已经安装我国电力传输线路上，并取得了良好的应用效果。

卫星雷电探测系统

卫星雷电探测系统可以极大提高探测雷电的活动范围，可以准确的探测全球范围内雷电发生的时间，地点等信息，目前全球范围内只有少数国家采用此技术探测雷电参数。

另外国际上采用的先进的雷电参数获取方法还包括火箭引雷，雷电放电过程及闪络路径拍摄装置等，广西来宾市电力系统获取的本地区的雷电参数主要是根据国家气象部门通过人工记录方法，雷电定位系统和雷电流波形监测装置获得的。

雷电相关参数

雷电日

雷电日是指某地区一年中发生雷电放电的天数，它是我国气象部门在全国各地建立的气象观测站经过多年监测统计得到的数据。一天内不管雷电产生的次数和雷电持续的时间，只要某天发生雷电则就可以统计为一个雷电日。雷电日并不单纯的指雷电击中传输线路的放电，也包括对电力传输没有危害的云间放电。由此可见雷电日只是对某地区一年内放电天数的统计，并不能代表该地区一年内电力传输线路被雷击中的次数，雷电日多只能反应该地区传输线路存在被雷击中的风险高。由于技术缺陷和人力社会资源的限制，我国很大地区甚至一个省的雷电日都采用一个数值表示，广西来宾市的雷电日根据统计大约为100日。

地面落雷密度

地面落雷密度是指每年每平方千米落雷的次数[2]，雷电定位系统的使用使地面落雷密度的测量更加准确。

雷电流幅值

由于技术原因我国长期通过磁钢棒记录雷电流产生的磁场以得到雷电流幅值。随着雷电定位系统的使用，技术人员可以根据雷电定位系统提供雷击发生时产生的雷电流幅值。它的原理是雷电定位系统通过测量雷电放电产生的电场，然后根据假设的雷电通道模型反演得出雷电流的幅值[3]。根据雷电定位系统测得雷电流幅值的原理可知，雷电定位系统测得的值因为受到外界磁场的影响准确度不精确。但是根据这种方法测得的雷电流幅值的变化趋势还是可以精确的数据作为防雷电的参考值。

输电线路防雷技术

在35KV-220KV的输电线路中，主要有三处位置被雷击中的概率最高，避雷线档距中央及其附近，传输线路的杆塔顶，导线位置。由于我国对防雷的考核方式是雷击闪络率，所以我国防雷的措施主要采用的方式是使线路不被雷击发生闪络。

提高传输线路的绝缘水平

提高传输线路绝缘水平主要是增加传输线路中的绝缘子，目前35KV-220KV的传输线路上的绝缘子大概为3-13片，增加绝缘子的数量可以减少污闪，也可以起到加强传输线路防雷的效果。

3.2安装避雷线、 耦合地线、 避雷针

安装避雷针和避雷线可以有效的保护传输线路，将雷击产生的电流导入大地，另外，在导线下方架设一条耦合地线不仅可以起到分流的作用，还可以增强避雷线对导线的耦合。目前，我市电力部门在传输线路上安装的普通和非常规避雷针，明显的降低了雷击事故，但是对于500KV电压以下的线路安装避雷针可能会增加线路的雷击闪络率。

我国现在常采用在避雷线上间隔一段距离安装水平侧针，水平侧针可以吸收雷电进而减少雷电击中传输线路的频率。但是如果安装的侧针较短时，有可能会增加雷击传输线路的概率。因此，在避雷线上安装侧针时要注意侧针的长度超过临界值。

3.3 安装传输线路避雷器

美国1982年首先在电力传输线路上安装线路避雷器，安装线路避雷器的线路没有出现任何雷击闪络的事故，而同一方向没有安装避雷器的线路仍时常发生事故。我国1996年开始使用自行研制的避雷器，到现在我国电力系统安装大约3万多线路避雷器，这些避雷器在防雷击闪络方面取得了良好的效果。线路避雷器的防雷原理是当雷击汇总传输线路时，一部分电流通过避雷器流入相导线，导致电位升高，这样绝缘子两侧的点为降低，雷击闪络现象将不会发生。

3.4 安装接闪器[4]

安装接闪器后，因为雷击电流在经过接闪器后才能通过绝缘子，这就相当于在绝缘子和侧针之间安装了耐极高冲击电流的装置，可以增加雷击电流的阻抗值。

3.5 杆塔接地技术

杆塔接地电阻是阻碍雷击产生的电流流向大地的主要因素。接地装置在发生雷击事故时，会产生电感效应和火花效应，其中电感效应会增加杆塔接地电阻，火花效应会降低杆塔接地电阻。通常杆塔接地电阻应低于工频接地电阻，但是由于土壤的电阻率不同可能会增加接地体的长度，使工频电阻降低，进而降低杆塔接地电阻。

结论

雷电是自然现象，人力不能阻止其产生，但是通过研究不同地区雷电参数可以掌握雷电的活动规律，并针对不同地区雷电产生的特征制定相应的防雷措施。文章作者根据广西来宾市的雷电日，地面雷电密度等参数利用传统防雷技术和现代防雷技术相结合，使广西来宾市电力系统的雷电防护得到明显提高。

参考文献：

[1] 陈水明,何金良,曾嵘. 输电线路雷电防护技术研究(一) :雷电参数[J]. 高电压技术,2009,35(12):2904-2908

[2] 叶明，柳志江，吴芳华等. 输电线路雷电防护的现状分析[J].科学之友，2010，06：15-17

[3] 陈水明,何金良,曾嵘. 输电线路雷电防护技术研究(三) :雷电参数[J]. 高电压技术,2009,35(12):2917-2920

[4]温亮. 输电线路雷电防护新技术的应用[J].陕西煤炭，2012,05:110-111