我国输电线路防雷技术现状及其改进措施研究

我国输电线路防雷技术现状及其改进措施研究
发表时间：2018-07-05T15:30:42.070Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：李雪锋
[导读] 【摘要】本文简单介绍了输电线路中几种常见雷击形式，分析了当前电网防雷技术措施，并针对电网防雷新技术以及改进措施进行深入研究，希望对输电线路防雷技术的应用起到一定的参考和帮助，提高防雷技术应用的有效性和输电线路整体防雷水平，保证电网运行的安全稳定，促进我国电力行业的发展进步。

（广东电网有限责任公司汕尾海丰供电局广东汕尾 516400）
【摘要】本文简单介绍了输电线路中几种常见雷击形式，分析了当前电网防雷技术措施，并针对电网防雷新技术以及改进措施进行深入研究，希望对输电线路防雷技术的应用起到一定的参考和帮助，提高防雷技术应用的有效性和输电线路整体防雷水平，保证电网运行的安全稳定，促进我国电力行业的发展进步。

【关键词】输电线路；防雷技术；现状；改进措施
从古至今，人们一直没有中断对雷电的研究和探索，为此付出了大量努力并取得了卓越成果。

随着我国社会的发展进步，对于用电的需求也不断加大，很大程度上促进了我国电力行业的发展进步，不论是在数量方面，还是在规模方面，我国输电线路都有了极大改善和提高。

而现阶段，人们对于供电的安全性以及稳定性的要求也越来越高。

作为电力系统的主要组成结构，架空输电线路因为线路长期暴露于自然中，比较容易受到外界环境因素的干扰和影响，出现损坏等现象，最终导致供电中断，而在这些外界环境中，雷击是其中最主要的影响因素。

因此，想要保证供电的稳定性和安全性，就必须加大防雷技术在输电线路中的应用力度。

一、输电线路常见雷击形式
雷击现象主要是雷云电荷大量宣泄至大地而出现的，如果雷电作用在输电线路，会出现有冲击过电压情况，因为这种过电压现象由雷电引起，因此也可以称之为大气过电压。

常见的大气过电压有两种形式，一种是直击雷过电压，雷电直接作用在输电线路；另一种是感应雷过电压，当雷击出现在所输电线路附近，周边的电磁场将会出现剧烈波动，输电线路以及输电设备会因为电磁感应进而产生感应电动势，最终出现感应雷过电压现象，一般感应过电压幅值不会超过500kV，只会危害到35kV以下输电线路。

由于供电辖区内输电线路以110kV 为主，因此，雷害一般为直击雷过电压。

直击雷过电压可以分为反击雷过电压以及绕击雷过电压2种形式，在杆塔顶部较为常见，另外，也有可能出现在导线以及避雷线档距中央位置；当线路杆塔以及避雷线受到雷击时，在雷击点阻抗位置，会很大程度上提高雷电流对地电位，一旦线路绝缘冲击放电电压低于雷击点与导线之间所产生的电位差时，将会出现导线闪络现象，进而出现过电压，因为杆塔以及避雷线的电位值大于导线，因此，这种现象也可以称之为反击雷过电压；当雷电绕过避雷线直接击中导线或者导线直接被雷电击中，导线上会出现有过电压现象，因此也可以称之为绕击雷过电压。

二、我国输电线路防雷技术现状
我国输电线路的发展非常迅速，在对整个输电线路情况进行详细分析时，笔者发现安全管理工作对输电线路的正常运行有着非常重要的影响。

其中最常见的就是线路的连续跳闸和供电系统的异常运行。

此外，电力系统的维护也是一项非常重要的工程，投资非常大。

而在防雷工作方面，我国的技术系统主要有以下三种情况。

2.1 全线架设避雷线
输电线路中最基本的防雷措施就是架设避雷线，这种方式能够显著降低输电线路绝缘过电压幅值。

一旦雷电直接作用于输电线路，雷电流会从避雷线中流入大地，因为接地电阻值大小存在一定的差异性，所以杆塔顶部的电位也存在一定差异。

在35kV输电线路中，避雷线一般不会施加在全部线路，而为了充分发挥避雷线的防雷效果，可以对地区35kV输电线路进行改造升级，采用全线架设避雷线的方式，提高防雷效果，降低线路出现雷击的可能。

但是，这种方式在实际应用中依然存在着较大局限性，单避雷线在边导线角方面有着极大的保护角，但是对于两边相的保护效果不是十分理想，两边相比较容易受到雷击危害。

在相同杆塔类型以及接地电阻值情况下，通过双避雷线方式所取得的防雷效果要远远好于单避雷线防雷效果。

2.2 降低杆塔接地电阻
输电线路防雷效果与杆塔接地电阻有着非常密切的联系，当杆塔遭受雷击时，其中一部分雷电流会通过避雷线流入相邻杆塔，另一部分雷电流会经过杆塔进入大地。

杆塔接地电阻存在一定的暂态性，可以借助冲击接地电阻表示。

也就是说，通过降低杆塔接地电阻的方式，可以显著降低杆塔顶部电位，进而使线路的防雷效果得到提高。

在输电线路中引入长效型非金属石墨接地极，针对部分土壤电阻率较高地区更换新的接地极，将更换前后两种接地电阻对比，电阻值降低幅度达4～6Ω，实现了对杆塔接地电阻的有效控制。

2.3 安装线路氧化锌避雷器
这种避雷器有两种形式，一种是无间隙串型，另一种是串联间隙型。

将线路氧化锌避雷器安装在输电线路中，线路防雷水平可以得到显著提高。

无间隙串型避雷器在实际安装过程中只需要直接安装在导线上，借助氧化锌电阻片实现对绝缘子串的有效保护，在冲击能量吸收方面的可靠性远远好于带串联间隙型避雷器，同时其不存在放电延时以及分散性。

带串联间隙避雷器有纯空间间隙以及固定间隙两种形式，这种避雷器不会承受工频电压的影响，只有在雷电过电压情况下才会处于工作状态，有着较高的电阻片荷电率，可以显著降低雷电冲击残压，在实际应用中有着极高的可靠性，使用寿命长。

值得注意的是，避雷器在实际应用中也存在一定局限性，需要定期拆除进行性能测试，如果电网中避雷器安装数量较多，将会在很大程度上增加维护管理工作难度。

另外，这种避雷器很难实现对线路整体的有效保护，仅对安装位置杆塔有着较好的保护效果。

三、电网防雷技术改进措施
3.1 不平衡绝缘方式防雷
不平衡绝缘方式防雷主要有两种方式。

第一，单回三角排列线路。

主要是应用“差绝缘”技术，35kV系统接地电流小，可以在短时间内运行单相接地，减少三相绝缘子其中一相绝缘子数量，在相间建立绝缘差，当线路遭受雷击时，如果雷击电流强度较大，超过线路防雷水平，那么闪络现象会首先出现在差异相，出现单相接地。

这种形式就相当于在雷击瞬间存在避雷线和差异相导线两条避雷线，且都处于接地状态，进而提高线路防雷效果，应用这种技术，可以将线路的整体防雷效果提高约24%；第二，单塔双回线路。

在选择防雷技术时，输电线路可以采用单塔双回架线方式，这种防雷技术可以在一定程度上节约防雷成本，但是在雷击情况下单塔双回线路容易出现同时跳闸现
象。

当前，很多线路都在应用不平衡绝缘方式提高线路防雷水平，这种技术主要是指在一个回路中应用正常绝缘方式，另一条回路中适当降低线路绝缘水平，比如减少绝缘子片。

当雷击现象出现时，闪络现象首先会出现在绝缘水平较低线路，闪络之后的导线相当于直接接地，通过这种方式，可以有效提高整个线路的防雷水平，保证电网运行安全。

3.2 限流式先导放电避雷针
在雷云电场作用下，限流先导放电避雷针可以增加避雷针虚拟高度，引导雷电击落在避雷针上，这种技术弥补了传统避雷针存在的“侧击”现象。

另外，其还能显著降低雷电电流流入大地后的感应过电压水平。

结语：
雷击现象存在较大的分散性和随机性，很难提前控制雷击点以及雷电参数，对于雷击线路跳闸事故的分析也存在较大难度，很容易导致线路因为雷击出现故障，影响电网运行的安全性和稳定性。

因此，想要应用新的防雷技术，必须先对地区地理、气象等情况进行详细分析调查，同时了解线路运行实际情况，计算线路防雷水平，综合多方面因素后采取针对性改进措施，提高线路防雷水平，为电网平稳安全运行打下良好基础。

参考文献:
[1]邵家源.浅析110kV输电线路防雷技术综合应用与运维管理[J].山东工业技术，2016(16).
[2]周振宇.线路防雷技术在输电线路设计中的应用[J].科技与创新，2015(17).
[3]张磊.线路防雷技术在输电线路设计中的应用[J].中国高新技术企业，2015(02).
[4]王刚.110kV输电线路防雷技术应用研究[J].通讯世界，2014(24).
作者简介：李雪锋（1975-），毕业于中央广播电视大学，现为广东电网有限责任公司汕尾海丰供电局输电班班长。

研究方向：输电线路。