雷电对输电线路的危害及保护措施

雷电对输电线路的危害及保护措施

摘要：本文详细分析了雷电对电力系统的各种危害性,并按照不同种类的危害罗列出了国内外常规以及最新有效的各项防雷措施。

关键词：雷电危害、防雷措施

1 前言：

雷暴天气是自然现象中的一种天气现象，近些年来由雷电引发的灾害频繁发生，并呈迅速上升的趋势，由雷害所造成的严重破坏作用和巨大的经济损失，引起了人们的忧虑和探索。虽然从世界上人类活动区域的范围内进行的有关的统计结果表明雷电现象发生的绝对值并没有多大增加，但雷电引起灾害的频度却日趋增多，而且造成的破坏程度也日趋严重（特别是电力网）；为此，有效和安全的防雷措施，以及怎样减少雷电对电力网络的各种破坏越来越受到有关人员的关注！

2 雷电对电力线路的危害

2.1 输电线路

雷电对输电线路安全运行危害极大，常常造成绝缘子闪络事故，特别在山区、交通不便的地区，给巡视、查找故障增加不少困难。高海拔地区因特殊的地理位置，雷电时常伴有瞬间大风与急雨，极大的风速常常造成高大树木倒落导线上、输电线振动、横向碰击和倒杆断线的发生。如对这些现象处理不及时的话，就会造成电力事故，严重时会危机人们生命财产的安全。

电网中的事故以输电线路的故障占大部分，输电线路的故障又以雷击跳闸占的比重较大，尤其是在上面所述的山区输电线路中，线路故障基本上是由于雷击跳闸引起的，据运行记录，架空输电线路的供电故障一半是雷电引起的，所以防止雷击跳闸可大大降低输电线路的故障，进而降低电网中事故的发生频率。经多年摸索，我国的输电线路防雷基本形成了一系列

行之有效的常规防雷方法，如降低接地电阻、架设避雷线、安装自动重合闸等，但是对于一些山区线路，雷害十分频繁，降低接地电阻又极其困难，而且费用高、工作量大，效果也受到一定的限制；为此，防雷的重点就必须放在雷击跳闸事故上。

2.2 配电线路

无论国内或国外，在配电线路上，现在都已广泛地应用了绝缘导线。可以说，配电网的绝缘化，已是一项成熟的技术。

但是，绝缘导线在应用过程中，也出现了一些新的问题。其中，最为突出的问题，是遭受雷击时，容易发生断线事故。据有关资料的统计，浙江地区到2004年为止，雷击断线事故与雷击跳闸事故约为395次：上海地区使用绝缘导线以来，已造成近百起雷击闪络事故。国外也有资料介绍雷击断线事故约占总雷击的96.8%，日本的资料表明，雷击断线事故约占配电网绝缘事故得36.8%。通常雷击对其作用电如下：

雷电引起的过电压，叫做大气过电压。这种过电压危害相当大。大气过电压可分为直接雷过电压和感应雷过电压两种基本形式。雷电有下列危害：

（1）雷电的机械效应——击毁杆塔和建筑，伤害人畜。

（2）雷电的热效应——烧毁导线、烧毁设备、造成火灾。

（3）雷电的电热效应——产生过电压，击穿电气绝缘、绝缘子闪络、开关跳闸、线路停电或引起火灾、人身伤亡等。

以上一些统计资料表明：雷击断线事故，是应用绝缘导线中最突出的一个严重问题，这引起国内外防雷工作者们的广泛注意，并积极开展相关试验研究工作，采取许多有效的防治措施。

3 对雷电危害的防护：

3.1常规有效的防雷措施：

雷电活动一般都有明显的季节性，因此必须根据当地雷电活动的规律，结合行之有效的防雷害经验，抓紧时机及早动手。下面谈谈几种常用且行之有效的防雷害措施。

3.1.1改造线路杆塔接地装置

线路因长年运行于慌慌郊野外，受气候和土壤、环境的影响，接地网会不同程度的锈蚀和外力破坏，每隔一定时间，必须对其进行检测，根据检测结果，及时改造，确保地网的

完好和合格。具体实施办法如下：

1）组织线路人员进行杆塔接地电阻、土壤电阻率测量和检查接地装置的完好性。

2）对雷击重点线路进行接地电阻普查测量，根据普测的情况对雷击重点区域，雷击频发性杆塔接地装置进行重点改造；对变电站终端及连续5基杆塔接地电阻不合格者进行重点改造，降低接地电阻。

3）对线路接地引下线被盗严重的区域杆塔接地引下线采用扁钢作为引下线进行改造，确保杆塔全年接地可靠。

4）针对不同的地形、地质、土壤结构情况采取垂直、环形和水平复合接地体进行改造，以保持各季节接地电阻合格。

5）对超高土壤电阻率的杆塔接地网，采用换低土壤电阻率的土进行埋设，或采取延伸接地，将接地网引伸到低土壤电阻率的地方进行集中接地，降低接地电阻。

表1：杆塔的工频接地电阻测量周期及要求

3.1.2 设耦合架空地线

耦合地线的防雷机理是在雷击杆顶时起分流作用和耦合作用，因此，我们在线路雷害频发区段架设耦合架空地线≥

3.1.3 设辅助架空地线

辅助架空地线是自边导线挂点处至架空地线距离杆塔30米处之间安装一根架空线。可防止杆塔发生绕击。增大导线屏蔽效果，并起耦合作用。对于易发生绕击的杆塔（导线水

平排列），我们可以采用此措施。

3.1.4 安装消雷器

消雷器的消雷机理：中和论为发射离子与雷云电子中和，达到消雷目的；抑制论为抑制雷云先导放电的产生，达到消雷目的；屏蔽论为在杆塔顶端产生一个均匀的离子层，对雷电起屏蔽作用，达到消雷目的。

3.1.5 预放电棒，负角保护放电棒

预放电电棒是长度为2.5米的细长针，平行线路方向安装在导线横担的端点，当发生雷电绕击时，雷云预先对装置放电，雷电流通过接地装置入地，取到防雷作用。负角保护放电棒是长度为2.5米的细长针, 垂直线路方向安装在导线横担的端点,取到防雷作用。

3.1.6 换合成绝缘子

对重雷区，绝缘子污染严重的杆塔，把瓷绝缘子更换成合成绝缘子，增加绝缘强度，提高线路的耐雷水平。

3.1.7 安装线路型氧化锌避雷器

氧化锌避雷器的工作原理是：雷击杆塔时，一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔，另一部分雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。

对于雷电活动强烈、土壤电阻率高、杆塔接地电阻较大，降低接地电阻非常困难的山区，可以采取安装线路型氧化锌避雷器来防雷，提高线路的耐雷水平，降低雷击故障。

3.2 新技术的防雷措施

3.2.1 安装引弧间隙

以往防雷工作都是以防、堵为主，而近年来，在防雷方面又出现了一种新思路，就是既然雷害是不可预测，不可避免的，那么不如顺其自然，以疏导为主，只要能找到对保证送电线路运行安全的通道来疏导雷电流，问题就解决了。而安装引弧间隙就是这一思路的产物。安装引弧间隙的目的就是用间隙保护绝缘子串，避免因放电损坏绝缘子而造成永久性故障。根据有关资料介绍，在大跨越杆塔上应用，引弧效果很好。但这一方法带来的负作用就是：跳闸率会增加。因此，在可靠性分析中，雷击跳闸率的标准相应要修改。另外，我们有必要拓宽思路，例如，当同杆架设时，考虑不平衡绝缘的方式，以保证不会多条线路(同一电源)