输电线路雷击分析和防雷措施

输电线路雷击分析和防雷措施

【摘要】随着我国经济建设的高速发展，全球天气的逐渐变暖，雷击（静电）灾害的发生愈来愈频繁，据统计分析，各种类型的雷击是造成局域电网甚至广域电网的大面积停电事故，造成社会治安混乱，极大的破坏群众安定生活的主要原因。因此，加强雷电防护建设已成为当务之急。本文主要针对目前电网的运行情况，分析输电线路雷击损失的原因，制定了切实可行的防雷措施。

【关键词】输电线路；雷击；跳闸

1.雷击对对输电线路的影响

输电线路一般都处在裸露空气中，容易遭受雷击，雷击过电压分为感应雷过电压和直击雷过电压两种。研究表明，直击雷过电压对线路绝缘的威胁性最为严重，但是他的雷击率小，只占到百分之十左右，由于配电系统绝缘水平低，由感应雷引起的故障率大于百分之九十。理论上配电网感应过电压最大值可以达到400kv，如果线路绝缘电压不大于35kv，那么就容易被毁坏，如果线路绝缘电压达到110kv级以上的话，那么雷击对其的影响就会很小了，由上所述可以看出，直击雷过电压对于高压输电线路的影响比较大。雷击对于输电线路的影响总体来说还是很大的，要采取相应的防雷措施。

2.防雷接地电阻分析

2.1接地电阻

接地电阻实质上是电流经地面某点流向地下某确定点之间用欧姆定律计算出来的一个物理值，定义为接地极与电位为零的远方接地极之间的欧姆律电阻。输电线路杆塔要想确保雷电流回流大地，就必须要接地，想要线路能够达到更好的抗雷击效果，可以调整输电线路杆塔接地电阻的阻值大小。理论和实践证明，现代建筑物中往往有许多不同性质的电气设备，需要多个接地系统（防雷接地、设备保护接地、屏蔽接地、防静电接地等），这些接地都应纳入等电位连接范围内形成共用接地系统，但各接地系统连接采用不同的接地形式，接地效果就不同，有些不合理的接地形式还有造成反击的可能。降低杆塔接触电阻，可以起到很好的防雷效果。

防雷接地的目的使雷电流顺利入地。为了减小地面电压，特别是采用A型接地装置时接地电阻在可能条件下不宜大于10Ω。就等电位而言，接地装置的形状和尺寸更为重要，对于安装有电子系统或高火险建筑物以及在裸露坚硬岩石地区，最好采用B型接地装置。

杆塔暴漏于空气中，螺栓等器件容易受到腐蚀，传导受阻，调查显示，不少于百分之七十的杆塔有着偏大的接触电阻，防雷效果偏差，要进行全面处理。主要的方法有：将接地连扳拆开，将锈蚀及污秽部位清理干净，涂抹电膏，紧固螺栓，接触要好。杆塔接地电阻在测量时，要与钳形表对照，如果相差太大，则表明干他的接触电阻太大，要采取措施及时处理。

2.2冲击接地电阻

雷电冲击时的接地电阻是防雷接地时首要考虑的问题。相比于工频电源系统接地电阻来说，冲击接地电阻主要由以下特点：a.雷击电流较大，在雷电流影响下，接地体的电感效应发挥作用，阻抗显示较大；b.雷击时，呈现出较大的电流幅值，较高的电位，一般土壤的电场强度8.5kv/cm，而此时其强度大大超出常值。会产生电火花，并且会产生放电现象。杆塔遭遇雷击时，电流分为两部分，一部

分借助于避雷针到相邻杆塔上，另一部分流入大地，杆塔接地电阻的特性一般都是用冲击接地电阻来表示。

3.输电线路防雷措施

3.1输电线路防雷通常从以下几个方面着手

第一道防线是保护线路导线不遭受直接雷击，因此，可采用避雷线、避雷针或将架空线路改为地下电缆；第二道防线是杆塔或避雷线受到雷击后不使线路绝缘发生闪路，因此，需改善避雷线的接地或适当加强线路绝缘；第三道防线是使绝缘受到冲击发生闪络也不会转变为两相短路故障，避免导致线路跳闸，因此，将电网中性点采用非直接接地方式；第四道防线是即使线路跳闸也不中断供电，因此，可采取自动重合闸装置或用双回路式环网供电。

3.2线路避雷器的安装

避雷器安装之后，输电线路遭受雷击时，其电流分成两部分，分别到了相邻杆塔及大地上，如果雷击电流过大，超过规定值，在分流过程中避雷器就会加入协助分流。雷击产生的电流在经过避雷线及导线时，导线间生成的电磁感应会对避雷线及导线产生影响，生成耦合分量。避雷线中分得的电流量远远小于避雷器分流的雷电击打电流量，导线及避雷线上产生的耦合分量直接提高其电位，从而降低了塔顶与导线之间的电位差，若其值小于闪络电压（绝缘子串上的），闪络情况就不会发生，由此可见，避雷器的钳电位作用非常很好，占有很大优势。

线路避雷器主要的材料是金属氧化物，这样避雷器具有吸收各种雷电过电压、工频暂态过电压、操作过电压的能力。在正常工作电压下仅有几百微安的电流通过，便于设计成无间隙结构，使其具备保护性能好、重量轻、尺寸小的特征。当过电压侵入时，流过阀片的电流迅速增大，同时限制了过电压的幅值，释放了过电压的能量，此后氧化锌阀片又恢复高阻状态，使电力系统正常工作。

线路避雷器工作主要是降低雷击时线路上的跳闸率，连接时一般选用带串联间隙。避雷器的价格比较高，在安装时，要考虑实际情况与经济状况，要在现有技术的基础上充分发挥避雷器的避雷作用。

线路避雷器安装时应注意：水平排列可只装两边相、垂直排列的线路可只装上下两相，三角形排列的线路安装上相；雷击故障频发杆塔安装避雷器，如相邻杆塔接地电阻偏高，最好在两侧相邻杆塔上同时安装；安装时尽量不让避雷器受力，并保持足够的安全距离；避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不得小于25mm2，尽量减小接地电阻。

3.3加装并联放电间隙及分析

加装并联放电间隙主要运用于35kV线路。从近几年的雷击故障情况看，雷击主要为绝缘子闪络。为保护线路绝缘子，确保线路重合成功，采取了在35kV 线路上加装并联放电间隙措施。通过统计分析，装有并联放电间隙的线路，全部重合成功，同时起到了保护绝缘子的作用。

3.4接地电阻改造及分析

杆塔接地电阻是影响塔顶电位的重要参数，对于一般高度的杆塔，当杆塔型号、尺寸与绝缘子型号和数量确定后，降低杆塔接地电阻对提高架空线路耐雷水平、减少反击概率非常有效。当杆塔型式、尺寸和绝缘子型式、数量确定后，影响线路反击耐雷水平的主要因素是杆塔接地电阻的阻值。对一般高度的杆塔，降低接地电阻是提高线路耐雷水平、防止反击的有效措施。暴露在空气中的接地极很容易氧化，建议采用D12mm的圆钢接地，提高接地网使用年限，并在基础开挖的底层实施深埋，尽量减少接地体长度。