对于电力输电线路防雷问题的探究张亮

对于电力输电线路防雷问题的探究张亮

张亮

（国网冀北电力有限公司检修分公司）

摘要：目前，我国的输电线路一般设置在山上或者视野开阔的地方，特别是一些架空的线路、超过110kV线路等。由于全球气候特殊情况的加剧，这些地方特别容易出现雷电，尤其是在夏天，输电线路的雷电事故频繁。据相关学者的调查，夏天是多雷时期，出现跳闸的频率多于其它时节，有些地方极其严重。雷击引起的输电线路跳闸次数占跳闸占跳闸总次数的一半以上。虽然，我国对输电线路进行了相应的改进，雷击引起的输电线路跳闸次数有所减少，但是，我们应该从根本上重视雷击跳闸，因为，雷击会对输电线路构成严重的威胁。现代社会的不断发展与进步，人们对于输电线路的要求也越来越高。而输电线路防止雷电事故是一件艰巨而重要的工作。雷电属于自然现象，而雷电经常会造成电力输电线路出现跳闸。所以，解决线路跳闸现象，确保电力输电的正常运行，是现在电力公司迫切要解决的问题。本文分析雷电对输电线路的危害，阐述电力输电线路防雷安全防护措施。

关键词：电力；输电线路；防雷

一、雷电对输电线路的危害

雷电具有突发性和剧烈性，能够在瞬间产生巨大的磁场效应和热电效应，另外，雷电自身具有较强的机械破坏能力，因此，雷电一旦击中高压输电线路就会产生严重的电压危害。目前，在电力调度运行系统中配备了具有较高集成度的电子设备，这些设备对雷电电磁脉冲的反应极特别敏感，如果输电线路被雷击中，瞬间形成超负载敏感过电压磁波穿过输电线路进入变电站，降低了变电设备的介电强度，破坏敏感电子器件，监控系统的保护装置出现错误操作，导致设备跳闸，给电力变电的正常运行带来严重的损坏。输电线路被雷击中后，产生的过电压可达400kV，特别容易对35kV以下的线路构成致命威胁。其中直击雷过电压对电力设备的绝缘损害最大，这是因为直击雷过电压具有较高的峰值，破坏力较大，在输电线路中可能引起绝缘子闪络、烧伤、穿透，严重可能击断输电线路导致停电。

二、电力输电线路防雷原则

电力输电线路中的雷电事故主要包括雷电直接击中输电线路、输电线路出现闪络、闪络现象转变成工频电压现象、输电线路跳闸这四个阶段，如果想做好输电线路的防雷，只要把握上述四个阶段，就一定会降低雷电事故发生率。预防直击：保证输电线路不受直击雷；预防闪络：保证输电线路遭受雷击后不出现闪络；预防转变：保证输电线路发生闪络后不会转变成工频电弧；预防停电：保证输电线路中出现工频电弧后电力仍持续供应。

三、电力输电线路防雷安全防护措施

1、输电线路架设避雷线。输电线路架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，具有以下作用：一是分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位。二是通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压。三是对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。线路电压越高，采用避雷线的效果越好，而且避雷线在线路造价中所占的比重也越低。因此，110kV及以上电压等级的输电线路都应全线架设避雷线。同时，为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率，避雷线对边导线的保护角应做得小一些，一般采用20°～30°。220kV及330kV双避雷线线路应做到20°左右，500kV及以上的超高压、特高压线路都应架设双避雷线，保护角在15°左右。

2、输电线路安装避雷针。安装避雷针也是架空输电线路常用的一种防雷措施。但是在实际应用中却存在以下问题：一是由于避雷针而导致雷击概率增大；二是保护范围小。国内外不少防雷专家，对避雷针能向被保护物有多大的保护距离做了系统的研究，得出的结论是：“对一根垂直避雷针无法获得十分肯定的保护区域。”从避雷针因侧击雷、绕击雷造成事故的实例来分析，其保护范围是不十分肯定的。由于避雷针的引雷作用，所以雷击次数就会提高，当雷电被吸引到针上，在强大的雷电流沿针而流入大地的过程中，雷电流周围形成的磁场会产生截应过电压，它与雷电流的大小及变化速度成正比，与雷击的距离成反比。而被保护物的自然屏蔽装置对电磁感应或电磁干扰的屏蔽作用，不能达到有效屏蔽，使被保护区内的弱电设备因感应过电压而损坏。

3、加强线路绝缘。由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔，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。

4、降低接地电阻。在电力系统中，以尽量降低接地电阻来提高线路的耐雷水平，比单纯地增加绝缘效果更好。降低接地电阻的措施主要有两种方法：一是增补地网；二是施放降阻剂。线路设计时并不是每基杆塔的土壤电阻率都经过实际测量，一般是根据经验以及过往提供的数据，或者是根据杆塔所在的某个地段土壤电阻率的范围值而设计的。而土壤的电阻率也可能会随季节、气候等因素的变化而产生变化。因此有时实测的接地电阻值比设计值要大，甚至大很多，达不到防雷要求的标准。所以应定期测量线路的土壤电阻率和接地电阻值，对新建的线路也是如此。

5、减少输电线路绕击概率。这个安全保护措施主要用来局部改善周围物体对线路的屏蔽效果，从而减少被雷电击中的机会，例如，减小保护角、使用负角保护针等。其中减小保护角由于受到杆塔结构的电力造价的束缚，对于一些平缓山坡、地形开阔区域，当避雷线的保护角度较大时可以使用这一方法，但要保证杆塔配有合格的接地装置。在设计满足绕击耐雷水平的情况下，通常不会减小保护角或者使用负角保护；杆塔塔顶的避雷针应该满足传统防雷理论，但是如果安装避雷针后杆塔遭雷击的概率将增大，这可能增加反击的可能性，在采用这一方法时还应保证杆塔接地电阻在10欧姆以下。这种方法只适用在输电线路为绕击事故或者地形决定输电线路容易绕击。

6、提高输电线路的耐雷击水平。输电线路绝缘性直接影响着线路遭受雷击的概率，因此，在日常工作中电力人员应加大对输电线路绝缘体的检查力度，保证绝缘体的质量达标，防止由于绝缘体质量问题引起输电线路雷电事故的问题，影响电力的正常供应。如果输电线路中安装了绝缘体，电力部门也不能放松，应该遵循国家的相关规范进行检查，一旦发现损坏的绝缘体应立即更换。另外，每次电力人员在检查输电线路后，均应统计绝缘体的损坏率，确保输电线路达到电力供应标准。

7、运行管理。1）加强对防雷设备、设施的定期巡视。架空输电线路的防雷设备大多都位于野外，经常遭受外力破坏，这其中有人为的因素也有自然的因素。因此，只有加强对防雷设备的巡视检查，及时掌握其运行状态，才能使防雷设备真正地达到防雷的效果。2）定期对防雷设备、设施进行测试。结合线路工作，每年至少记录一次线路避雷器记数的动作情况。线路避雷器运行2—3年应停电检查一次。线路避雷器运行5年应停电进行直流1mA参考电压及75%参考电压下泄漏电流试验，检查避雷器本体是否有劣化现象。

随着社会的发展进步，社会对架空输电线路的可靠性要求越来越高。架空输电线路防雷是一项非常普遍、非常复杂，而又非常重要的工作。工程实践的研究还在不断深入，一些新的理论和工程实践在逐渐地加以应用，对此，我们应进一步加强对防雷措施的探索。

参考文献：

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