高压输电线路的防雷技术及预防措施

高压输电线路的防雷技术及预防措施

发表时间：2018-09-10T11:26:16.563Z 来源：《河南电力》2018年6期作者：唐云凤

[导读] 统计了近年来我国输电线路故障跳闸数据，经分析表明：线路故障跳闸的原因按严重程度依次为雷击

唐云凤

（广东律诚工程咨询有限公司广东中山 528400）

摘要：统计了近年来我国输电线路故障跳闸数据，经分析表明：线路故障跳闸的原因按严重程度依次为雷击、污闪、鸟害、覆冰、舞动及外力破坏；不同年份雷电活动的频率与强度有较大差异；山区斜坡双回线路间具有相互屏蔽效应；小保护角铁塔仍可能屏蔽失效；山区线路以绕击为主。指出防雷保护是线路防护工作的重点。综合评价我国输电线路运行处于世界先进水平。高压输电线路在整个电力系统中占据非常重要的位置。高压输电线路的安全关系着整个用电系统的安全，在影响高压输电线路安全的因素中，雷电威胁是比较频繁且危害较大的重要因素。文章对高压输电线路防雷保护展开了论述，介绍了高压输电线路防雷保护的重要性、高压输电线路雷击事故的原因、避免高压输电线路遭受雷击的措施。

关键词：高压输电线路；防雷保护；电力系统；接地技术

引言

高压输电线路防雷保护在整个电力系统安全中占据着十分重要的地位。在所有电力系统故障中，高压输电线路遭受雷击产生的故障占据比较大的比例。高压输电线路由于大部分设立在环境恶劣的野外环境中，所处的环境比较恶劣，常常会出现故障，尤其是雷击事故对其影响最大。因此我们要提高对高压输电线路防雷保护的重视，本文针对此种现象展开讨论。

一、高压输电线路防雷保护的重要性

1.1高压输电线路是电力系统的主动脉

在整个电力系统中，高压输电线路可以看作是主动脉。高压输电线路的线路长度比较长，而且其分布也十分广泛，在整个电力系统中发挥着重要的作用。正是由于高压输电线路在整个电力系统中发挥着主动脉的作用，所以我们需要重视高压输电线路防雷保护，这样才可以保障整个电力系统的安全运行。

1.2高压输电线路遭受雷击后果严重

高压输电线路的正常运行关系到整个电力运输系统和使用系统的安全，而且这些高压输电线路分布较为广泛，线路长度较长，并且这些高压输电线路所经过的外部环境是比较糟糕的。这就导致整个高压输电线路遭受雷击的可能性比较大。高压输电线路被雷电击中后，就会导致跳闸事故，影响电能的正常供应。除此之外，高压输电线路遭受雷电后，整个线路以及一些开关设备有可能也受到损坏，更严重的情况是变压站内的设施也被殃及，给电力企业造成巨大的损失。基于以上几点，我们要重视对高压输电线路的防雷保护。

二、高压输电线路防雷击的影响和原则

因为高压输电线路遭受雷击会影响到人们的正常生活、工作，还可能会对生命安全造成威胁。如果高压线路遭到雷击，电力公司要投入大量的人力、物力对线路进行抢修，不仅影响电力公司的正常运行，还会对整个国家的安全利益造成损失，所以，高压输电线路的防雷问题必须高度重视。

对于输电线路的防雷工作要遵循一定的原则，要分析输电线路所经过的地域实际状况，还要分析当地的气候条件和线路密集程度，根据实际情况采取不同的避雷措施。不能只做预案，要实地考察，做出相应的评估，尽可能的将输电线路的雷击可能性降到最低，减少损失，将事故的发生可能性降到最低。

三、高压输电线路雷击故障分析

我们应该重视对高压输电线路的防雷保护，这样可以减少事故的产生及其造成的损坏。这就需要我们首先认清高压输电线路遭受雷击的原因，找到原因才可以对症下药，做好对高压输电线路的防雷保护。

3.1 因自然因素所导致的雷击故障

雷击多发生于地形复杂、高差大、山谷风口等地方。在这些特殊环境中，雷击的频率很高，雷云与地面之间雷击的概率在每个雷电日平方公里中可达0.015次。相对来说，雷电活动的区域性特点比较强，同时也具有较强的气候特征，特别是对于一些敏感区域更需要重视这一情况的发生。最近这几年，我国因为气候条件的改变等异常自然原因造成了雷电活动不断的增加，有数据显示，最近这些年我国的自然灾害正在呈不断提升的趋势。特别是从2002年开始，到2016年这段时间，其增长十分明显，各种自然灾害的发生导致气候异常，阴雨天气随之出现，雷电事故便具有较高的发生率。

3.2 避雷线保护角设置不合理

一般情况下，为了有效保证高压输电线路不被雷电连累，需要在线路中设置防雷设备，而架设避雷线则对于特高压输电线路规避雷电来说具有重要的意义。但是在此期间涉及到一个问题，那就是避雷线的保护角度大小，这和避雷效果之间存在着必然的联系。保护设施的跳闸装置的跳闸率与避雷线的保护角之间存在着一定关系，其随着避雷线的保护角的增加而增加。而绕击率则随着保护角的缩小而不断降低。因此，当避雷线的保护角降低到一定程度的时候，那么就有可能发挥出屏蔽的效果，这样可以促使导线不被绕击。所以由此也能够得出，对于高压输电线路来说，合理的设置避雷线的保护角，可以有效的规避雷击。

3.3 线路的绝缘水平降低

当前有相关数据表明，在早期投入使用当中的线路，开始的时候其防雷效果十分显著，但是随着时间的发展，因为各种原因的影响，导致其线路运行若干年之后，当初的设计方案开始无法和当前的雷击与雷电情况相匹敌。同时因为输电线路长时间的暴露在空气环境下，因为长时间的风吹日晒、雨淋和沙尘等多种恶劣的气候条件的影响，导致线路的绝缘能力日益降低，这样再加之相关的维护人员没有对线路做好及时的维护和保养，进而在接地流通能力不断降低的情况下，其跳闸率就会明显的增高。

3.4 塔杆接地电阻的影响

塔杆接地电阻的电阻值对雷电传导到地面的能力大小具有重要的决定性作用，一般情况下电阻的阻值越高，那么其传导的能力也就越差。但是如果其阻值太大，则在雷击发生之时，因为大量的电荷不能快速的进行释放，那么可能导致塔头的电位迅速增高。严重的时候

就可能造成绝缘击穿的情况发生，这也在一定程度上有效的提升了断路器发生跳闸的几率。通常而言，经过不同的方法和措施进行降阻处理之后，接地体的阻值在短时间内也很难达到有效的标准，因此很难符合相关指标的需要。但是在降阻剂不断的流失的情况下，再加之相关腐蚀性原因的引导和干预，导致接地电阻的阻值也在不断增高。继而，假使不能对接地线路接地体和引下线等进行定期检测，再加上对接地电阻进行测量的时候所形成的误差，那么就很有可能导致线路接地线电阻不能达到预防雷击的效果，这样一旦遭遇雷击，跳闸情况便会出现。

四、高压输电线路的防雷接地技术

4.1高压输电线路的防雷措施

就目前而言，我国输电线路的防雷措施主要采用有设置侧向避雷针、装置避雷线、绝缘方式中不平衡法、安装自动重合闸装置、装设避雷线、提高线路绝缘水平等方式。侧向避雷针的主要避雷措施是可以有效的针对雷电吸引力较大，分散高空强电，加大低空弱电的吸附；对于避雷线的安装主要是为了防止雷电直接电击到输送导线上，有效的降低雷电的损害度；对于自动重合闸的安装，主要是提高了线路的绝缘水平，有效的防止雷电的攻击；另外一种方式主要是利用双回路现象以绝缘方式中不平衡法，万一一条线路收到雷电的攻击，可以确保另一条线路的正常供电。

4.2接地技术的应用

接地技术是通过线路指引，将雷击产生的强大电流连接到大地上，并且能够有效的减缓输电线路因雷击产生的感应电流造成的压力。接地技术不仅对整个电力系统起到重要的安全保障作用，并且还很好的应用到高压输电线路的防雷系统中。接地技术可以减缓因为雷电造成的输电线路高电压的压力，为输电线路正常、稳点、安全的工作提供了保障，接地技术在电力行业起到极其重要的作用。

通常状态下，从作用上来讲，接地技术的应用主要体现在三个方面。第一个就是保护接地。因为电子系统在正常运行状态下，电力设备的外壳往往有电的存在，通过接地，把电力设备外壳上电连接到大地上，具有很好的保护作用；第二点主要是工作接地。就是在保证电力系统正常运行时，将大地作为导线进行的接地；第三个就是防雷接地。防雷接地作为重要的保护措施，主要是通过电力设施上的保护装置和设备上的技术结构进行接地，来引导电流通向大地，起到很好的保护作用。

对于高压输送设备是通过防雷接地棒与大地连接的。对于高压接地棒的选择，接地棒主要是采用铜镀钢材料做成的。镀锌圆钢材料做成接地棒是我们传统方式运用的，虽然在国内在这方面没有具体的要求，但是通过实践表明，铜镀钢材料做成的接地棒就是比镀锌圆钢材料做成的要好。对于铜镀钢材料做成的接地棒主要有三方面的好处，第一个就是铜镀钢防雷接地棒长度选择性比较多，有1.5m、2m和2.5m的，可以通过螺纹接口连接成任意长度，通过这种方式可以增加垂直接地极长度来有效的降低接地电阻，更有效的防止雷电的攻击；第二点就是铜镀钢材料直径较小，不用破坏路面，并且很方便安装，安装周期也比较短；第三点就是铜镀钢材料的接地棒质量好，具有很强的抗腐蚀能力，这就有效的提高了接地棒的耐用程度。因为铜镀钢材料是铜和钢混合而成，既具备了铜的优良导电性，同时具备了不锈钢的抗氧化性。对于铜镀钢这种材料来说，虽然造价相对较高，但可以有效的减少维护和改造的费用，所以这种材料的性价比相当高，这种材料还可以有效的提高输送线路的稳定性和安全性。

五、保护高压输电线路尽量避免雷击的措施

5.1降低杆塔的接地电阻

杆塔与地面的良好的接触会使雷击时的电流较容易从地面导走，所以说我们应该在杆塔底部设立接地装置，并将装置与地线进行连接，这样可以使流到杆塔上的雷电通过电阻较低的接地装置直接流入大地，避免大的电流对杆塔及其他设备造成破坏。同时也可以采用降低杆塔冲击接地电阻的方法来提高高压输电线路的抗雷击能力，降低杆塔冲击接地电阻可以有效地提高高压输电线路对雷电的耐受性。

5.2减小避雷线保护角

雷电通过避雷线对导线造成破坏的发生概率与很多因素有关，比如说线路所处环境条件、杆塔的材料及高度、避雷线的保护角。在这几种要素中，调整保护角的大小是最可行的办法。

5.3架设藕合地线

如果降低杆塔接地电阻的工作十分困难，可以采取在输电线下方架设地线的方法，使绝缘子串上的电压有效降低，而且耦合地线还可以起到一定的分散雷电流作用。经过很多实践证明，耦合地线能使雷击跳闸率显著降低。

5.4采用不平衡绝缘原则

同杆架设双回路的输电线路设置方法能够节省很多线路用地，但一般的防雷措施在此种线路中防雷效果不佳，这时就可以根据不平衡原则，让两个回路的绝缘子串片数不相等。在雷击时绝缘子片数较少的称为路先闪络，后闪络的导线就等于是地线，提高了另一回路导线的耐雷能力，确保另一回路能够继续供电。

5.5在高压输电线路中装置线路避雷器

线路避雷器应当使用在输电线路的安装上，这样一旦雷电出现时，就会顺利流经避雷器进入相应的导线中，随之流到周围的杆塔中。这样利用分流的耦合作用，从而有效地实现导线电位的提高，避免绝缘子闪络的发生。这就会使整个高压输电线路遭受雷击后的损失很小。在使用避雷器时，应当遵循下面的建议：第一，线路避雷器的安装位置的选择要视情况而定。我们需要根据杆塔的雷击性质来确定，对于反击相对较多的杆塔来说，要在三相上都要安装避雷器，并且相邻的杆塔上也要进行避雷器的安装。而对于绕击较多的杆塔来说情况就比较简单，只需要在其一侧安装避雷器就可以起到良好的避雷效果。第二，在选择避雷器时，要尽量选择那些有间隙的避雷器。第三，在安装避雷器时，一定要注意各部分连接的正确性与通畅性，在有条件的情况下还要进行实验，以确保安全性能。

5.6加强高压输电线路运行时的检查与维护

在高压输电线路运行的日常检查中，有关责任部门必须经常检查高压输电线路及所处环境的相关变化，以此来减少雷击给高压输电