电力输电线路防雷问题解析文万众

电力输电线路防雷问题解析文万众

文万众

（国网山东省电力公司东明县供电公司山东菏泽274500）

摘要：输电线路和雷击跳闸一直是困扰安全供电的一个难题，雷害事故几乎占线路全部跳闸事故的一半以上。找到更有效的输电线路防雷保护措施，是电力工作者关注的难题。基于此，通过对雷击线路危害的分析，找出各种改善线路雷电性能的措施，以期确保电力输电线路的安全可靠运行。

关键词：电力；输电线路；防雷

1.雷电对输电线路造成的危害

雷电对输电线路以及电网运行的安全造成的危害主要表现在：当雷电放射到输电线路上，就会使输电线路上的过电压升高，致使线路继电保护动作出现跳闸现象。切断输电线路的运行路线会给电力企业造成巨大的损失，而且还非常考验输电线路周围电力设备的耐受能力和绝缘水平，给电力工作人员以及线路设备造成巨大威胁。而且，雷电会给输电线路带来很强的电流，会因为被雷电击中出现输电线路熔毁、导线熔断或者损毁的现象，较强电流产生的强大动力还可能会导致输电线路杆塔等一些电力机械设备造成损伤。因为雷电击中给输电线路造成的灾害电力系统一般不能通过自身的能力自动进行恢复，进而导致电力设备的损坏，需要电力企业浪费很多人力和时间进行修复。雷电大多集中在夏季和春季两个季节，也正是人们集中生产的季节，如果此时输电线路出现中断就会给人们的生产生活带来很大的经济损失。雷电天气大多发生在环境比较恶劣的地区，这样就更加重了对输电线路维修的难度。另外，正常运行的输电线路会比不运行的输电线路受到雷击的发生率要高。

2.雷击线路跳闸原因

高压送电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关：线路绝缘子的50%放电电压；有无架空地线；雷电流强度；杆塔的接地电阻。高压送电线路各种防雷措施都有其针对性，因此，在进行高压送电线路设计时，我们选择防雷方式首先要明确高压送电线路遭雷击跳闸原因。

（一）高压送电线路绕击成因分析

根据高压送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。对山区的杆塔，计算公式是：式中，a为避雷线对边导线的保护角；h为杆塔高度；P0为线路雷电绕击率。山区高压送电线路的绕击率约为平地高压送电线路的3倍。山区设计送电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距，这是线路耐雷水平的薄弱环节；一些地区雷电活动相对强烈，使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。

（二）高压送电线路反击成因分析

雷击杆、塔顶部或避雷线时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值，即Uj＞U50%时，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。

由以上公式可以看出，降低杆塔接地电阻Rch、提高耦合系数k、减小分流系数β、加强高压送电线路绝缘都可以提高高压送电线路的耐雷水平。在实际实施中，我们着重考虑降低杆塔接地电阻Rch和提高耦合系数k的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。

3.常用的高压输电线路防雷措施

雷电现象是大自然中不可避免的灾害，如何减少雷电对高压输电线路的危害，就成为我们研究的关键之处。一般来说，在防雷措施的研究上，我们都需要遵循：线路重要性、线路路经区域雷电活动的强弱等方面条件。此外，对于当地以前线路运行经验的借鉴，各个方面的比较，也是保护措施确定的有效方式。

1）采用消弧线圈接地方式

在雷电活动强烈时，接地电阻又难于降低的地区，110kV及以下电压等级的电网可考虑采用系统中性点不接地或经消弧线圈接地方式。这样可使大多数雷击单相闪络接地故障被消弧线圈消除，不至于发展成为持续工频电弧。而当雷击引起二相或者三相闪络故障时，第一相闪络并不会造成跳闸，先闪络的导线相当于一根避雷线，增加了分流和对未闪络相的耦合作用，使未闪络相绝缘上的电压下降，从而提高了线路的耐雷水平。我国的消弧线圈接地方式运行效果良好，雷击跳闸率大约可降低1/3左右。

2）避雷线的架设

在输电线路的防雷保护中，避雷线架设是最有效也是最基本的措施。避雷线主要是防止雷电直接击打到导线，并且也拥有其他方面作用：其一，分流，主要是为了将流经杆塔的雷电流减小，从而将塔顶的电位降低；其二，通过耦合作用，也会使得线路绝缘子的电压有所降低；其三，对于导线也起到了屏蔽作用，对于导线上过电压的感应也有所降低。一般来说，线路电压越高，避雷线使用的效果也会更优，并且在输电线路的造价当中，避雷线所花费的比重也不高。

3）杆塔接地电阻降低

降低接地电阻是高压输电线路防雷的另一个有效的防范措施。随着杆塔接地电阻的增加，高压输电线路的耐雷就会随之降低，随着电压等级的升高，杆塔接地电阻作用降低也就越来的明显。因此，连接杆塔的牢固以及在良好的底线接触保护中就能够让雷击产生的电流通过接地装置顺利地流入大地。在接地电阻降低的措施当中，还应该全面的分析当地的气候、地形、原本输电线路的运行经验等，从而选择合理的措施。第一，接地引下线、架空地线应该牢固的连接，保证良好的接触；第二，接地装置施工质量需要严格把关，确保接地电阻能够符合最初的设计；此外，对于高电阻率的土壤，还可以使用降阻剂，这样对接地电阻也能够加以改善，如此才能够与金属接地体紧密的接触在一起，从而才能够保证电流流通面足够大，能够将雷电电流迅速的引入到大地之中。

4）在线路当中装设避雷器

为了降低直击雷对于线路的损害，我们主要通过架设避雷线，但是我们却无法将感应过电压以及雷电绕击完全消除掉，因此，我们就应该考虑将避雷器安装在容易遭受雷击的线路杆塔之上，并且避雷器和接地线之间的连接也能够将电流引入大地，这样对过电压也起到了限制作用，对于设备安全以及输电线路都起到了保障作用。

5）将耦合地线架设在容易遭受雷击的区域

将接地线添加在容易遭受雷击区域或者是多发区域的导线下方，也能够保障输电线路的耐雷水平得到一定程度上的提高，这对雷击跳闸率也有很好的控制作用。在架设耦合地线时，根据不同的架设线位置，也可以将其分成直挂式和侧面两种技术方式，前面一类主要是在线路导线下方直接架设，后一类这是在线路两侧平行的架设，这样的方式对于地线的屏蔽作用增强也有保护作用。耦合地线主要是分流和增大导线、地线之间耦合系数这两个方面的作用。耦合系数的增加主要是为了将等值波阻抗减少，从而减小绝缘子之上的电压，通过这样的方式来提升防雷水平；分流主要是为了降低塔顶的电位。当雷电击打塔顶的时候，就会大大的减少输电线路上的感应电压。

6）线路绝缘性能的提高

只有保证线路的绝缘性，才能够避免被雷击击中的次数，从而有效降低减少线路跳闸率。如果架设的区域位于高海拔，并且容易受到雷击的区域，就需要强化线路绝缘子的检查力度，如果绝缘子处于低值或者是零值，就应该及时的更换；及时地检查区域之内的土壤情况，做好盐密测量工作；在停电检修线路的时候，也要做好绝缘子的防污处理.

4.结束语

输电线路的稳定运行是确保电网安全运行的基础，所以在输电线路运行过程中，需要做好防雷保护措施，根据线路的实际情况对输电线路的防雷方式进行选择，同时还要根据相关的技术经济性对比，确保所选择的防雷保护措施具有切实可行性，从而使输电线路能够安全、稳定的运行。

参考文献:

[1]赵晓鑫.对于电力输电线路防雷问题的探究[J].民营科技，2014（11）：17.

[2]方宏，周青.高压架空输电线路防雷措施的研究与实践[J].南京工程学院学报（自然科学版），2011，09（13）：61-66