浅谈输电线路综合防雷措施的研究与应用

浅谈输电线路综合防雷措施的研究与应用

发表时间：2018-03-13T16:00:18.360Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：梁海雷薛飞

[导读] 摘要：近年来，随着我国经济的高速发展，用电量不断增加，对电力系统的稳定性和安全性提出了更高要求，输电线路作为电力系统的重要组成部分，在保证供电安全方面发挥着重要作用。

（国网山西省电力公司晋城供电公司山西晋城 048000）

摘要：近年来，随着我国经济的高速发展，用电量不断增加，对电力系统的稳定性和安全性提出了更高要求，输电线路作为电力系统的重要组成部分，在保证供电安全方面发挥着重要作用。输电线路长期暴露在野外，运行环境恶劣，据统计每年雷击造成的输电线路跳闸占全年跳闸率的35%以上。全面做好输电线路防雷工作正日渐成为电力系统开展的重点工作之一，相关单位应结合输电线路运行实际情况，制定综合防雷方案，以此提高输电线路运行的安全性。

关键词：输电线路；综合防雷；具体措施

引言

输电线路作为电力系统中的联络线起到传输电能的重要作用，它的安全稳定运行不仅关系到电力系统的可靠运行，而且对社会的正常生产、生活起到重要影响。随着输电线路等级的不断提升，对杆塔的高度和线路尺寸要求也越来越高，在一定程度上增加了雷击对高压输电线路的影响程度。在我国电力系统中，每年因为雷击造成线路跳闸事故比例在35%以上，在有些国家中还达到了50%。因此，输电线路综合防雷措施的研究显得至关重要。

1雷击放电过程研究

1.1放电原理

带电荷的雷云是造成雷电现象的主要原因。当水滴穿过云层时，出现撞击分裂现象，其中分裂出来的水沫携带负电荷，由于水沫的质量较轻，会上升至云层形成带负电的雷云，而带正电的雨滴会迅速下降，形成降雨。当雷云积聚过多时，会感应到大地上雨水的正电荷，从而产生强大的电场，最终形成雷击。此时，如果雷云继续扩大，会导致大气的电场强度增加，在雷云之中形成火花放电。在放电过程中，有时会产生几百千安的瞬时电流，再加上大气中光和热的作用，最终形成闪电和雷鸣。

1.2雷电压和雷电流的形成

雷电现象的产生主要是由于空气中游离的导电分子进入到雷云中的高电势点，如果这种强大的雷电击中高压导线，雷电中携带的电流将会在沿着导线两端运行，改变导线中的电压和电流配比。一般情况下，导线中的电压行波u与电流行波i的比值为波阻抗，数值一般在300Ω。若高压线路经过雷击之后塔角的接地电阻会减小，从而在地面产生雷电反射现象，此时塔顶电位为零。但是通过雷击作用，输电线路中的电流值增加了一倍，由于输电线路中的电阻不可能为零，因此线路中会出现电压降，形成雷电压和雷电流。

2雷电对高压输电线路的危害

2.1直击雷的危害

直击雷指的是对输电线路造成直接电击现象的雷电灾害，例如雷电直接击中杆塔、导线所引起的过电压，就叫作直击雷电过电压。以雷电直击杆塔为例，雷电击中杆塔之后，雷电波沿杆塔进入大地，杆塔瞬时电位上升，同时，杆塔顶部与导线之间的电位差值也会变大，还伴随出现闪络现象，使得杆塔顶部与导线之间的连通性变差，甚至是中断。雷电直击导线也是一种十分严重的雷电危害，输电线路遇到雷电天气的时候，过电压会直接进入导线，产生较大的危害。

2.2感应雷的危害

感应雷危害是输电线路遭遇较多的雷电灾害类型，当雷云经过输电线路附近时，雷电放电过程中，会形成电磁感应，这些电磁感应会传到地下，这种雷击过电压一般对35kV以下的电路产生的危害更加严重，对输电线路造成的危害不是很严重。

2.3雷电冲击波的危害

雷电冲击波是一种突发的高压冲击波，会对高压输电线路产生影响，由于突发的高压冲击，很多输电线路都不能承受这些高电压，因此导致线路被破坏，对整个电网的正常运行产生十分严重的危害。

3输电线路常用综合防雷措施

3.1降低杆塔接地电阻

在输电线路运行过程中，杆塔接地电阻对杆塔顶电位产生重要影响，通常情况下，若杆塔高度属于正常水平，当其型号、尺寸、数量及其绝缘子型号确定后，降低杆塔接地电阻能够有效提高线路的耐雷水平，并在最大限度上降低反击概率。因此在防雷工作开展过程中，工作人员应采取有效措施，合理处理杆塔接地电阻问题。例如在我国某地区输电线路防雷工作开展中，具体采取如下方式降低杆塔接地电阻：①使用接地电阻降阻剂，降阻剂pH值为7.5-8.6，可对接地体产生钝化作用，当接地极周围敷设完工之后，工作人员可在其周围放置降阻剂，增大了接地极外形尺寸，从而降低周围大地介质与接地极之间的接触电阻，起到良好的降阻效果；②爆破接地技术，工作人员首先进行爆破制裂，接下来在裂缝中放入低电阻率材料，具体使用压力机进行操作，从而有效改善大范围内土壤的导电性；③外引接地，选取某一低土壤电阻率区域，在其中敷设辅助接地装置，进而降低整个接地系统电阻，若接地装置附近存在不冻河流，此方法效果显著，但是其会增加防雷成本，在具体操作时接地极长度最好控制在100m以内。

3.2装设自动重合闸装置

装设自动重合闸装置也是一种重要的输电线路防雷措施，在我国66kV及以上高压输电线路中应用常见。安装自动重合闸装置的输电线路雷击自动重合闸成功率可达75%-95%左右。线路自动重合闸装置通过完成自动重合闸，可有效提高输电线路的稳定工作性能，但输电线路在受到雷击完成线路重合闸时，为了保证输电线路的安全可靠性，还需对输电线路瞬时故障进行必要的检查，分析和判断雷击原因，清查出输电线路中可能存在的雷击隐患。

3.3架设避雷线

在输电线路的综合防雷保护中，架设避雷线是最常见的一种防雷措施，同时也是最基本、最有效的保护手段，110-220千伏线路一般沿全线架设。对于架设避雷线的输电线路，当输电线路受到雷击的情况时雷击电流将以避雷线装置作为通过介质而进一步流向大地，有效避免输电线路在雷击时出现过电压击穿线路绝缘的损坏。此外，架设的避雷线还能在输电线路受到雷击时有效起到分流效果，使得杆塔的

电流得到有效降低，最终有效降低杆塔顶部的电位。对于架设避雷线的输电线路，其避雷线的防雷效果是与输电线路的电压成正比的，电压越高，避雷效果越好。

3.4安装线路避雷器

安装线路避雷器是输电线路防雷的常见措施，其防雷作用十分显著，安装在输电线路或者杆塔上，能够将雷电流通过避雷针传入地下或者相邻杆塔，从而将雷电流引向一个更加广阔的地方，防止雷电集中在某个部位对线路造成危害。在某些情况下，雷电流过大超过安全阈值之后，避雷器就会对雷电流进行分流，将其中大部分引向导线，并且传到相邻杆塔中，减轻雷电流对击中杆塔的过电压危害。另外，在雷击电流被引向导线的过程中，导线之间的电磁感应会作用在导线和避雷线上，产生耦合分量，从而使得导线电位上升，降低导线和杆塔之间的电位差，从而使得绝缘子串的闪络现象被消除，也降低了跳闸的可能性。线路避雷器安装示意如图1所示。

结语

综上所述，输电线路作为电力传输的重要载体在保障电力系统安全运行中起着重要作用，其运行状况直接关系到供电质量。在具体运行过程中，输电线路容易受到环境等因素影响，雷击概率较高，严重威胁着输电线路运行的安全性和稳定性，因此相关单位必须采取有效的防雷措施，从杆塔接地电阻调整和线路避雷器应用等方面着手，提高输电线路的防雷水平。

参考文献：

[1]文艺.特高压交流输电线路绕击耐雷性能及其防雷措施研究[D].西华大学，2014.1234-1235.

[2]和宏亮.高压输电线路的综合防雷研究[D].西安建筑科技大学，2010.1578-1579.

[3]王丰伟，赵志刚.输电线路防雷地线耦合取电技术研究应用[J].工程技术研究，2016（6）：82.1002-1003.

[4]付威．电力线路差异化防雷改造措施的选定和效果评估［J］．中国高新技术企业，2016，33：21-22．

[5]刘刚，唐军，季严飞，等.珠江三角洲地区雷电时空分布规律的统计研究[J].电网与清洁能源，2011（11）：13-19.