输配电线路综合雷电防护措施研究

云凯

摘要：由于我国输配电线路建设规模的不断扩大，延长了输配电线路长度，导致网络结构趋于复杂。同时，多数线路都架设在土壤电阻率高、多雷电区域，显著提升了线路雷击跳闸发生率。结合工程实际采取针对性地防雷措施，以提升架空线路的防雷能力，确保输配电线路安全稳定运行，全面促进我国电力行业的发展。

关键词：输配电线路；综合雷电；防护措施

1引言

根据相关研究，在输电线路中，造成特高压变电站雷击事故的主要原因是雷电作用在输电导线后沿线传到站内的雷电侵入波；而在配电线路中，造成配电网跳闸的原因主要是线路上的感应过电压（LIOV）造成的雷击断线、击毁线路绝缘子，其防雷工作的重点主要是架空配电线路。因此，对于输电线路，要做好对变电站内雷电侵入波的防护；对于配电线路，主要针对架空线路上的雷电防护。做好输配电网的雷电防护措施才能确保整个电网安全稳定运行，提升供电的可靠性。

2输配电线路雷害机理

2.1输电线路的雷害

输电线路的绝缘水平较高，当雷电作用于线路附近时，由于雷电的电磁场耦合作用产生的感应雷过电压不大于400kV，不能超过输电线路的耐雷水平，难以对输电线路造成危害，故感应雷不是输电线路雷击跳闸的主要原因。输电线路雷害的来源主要有以下两个方面：一种是雷电直接作用在变电站设备上，变电站为了防止这种情况，通常设置避雷针或架设避雷线，收到了较好的防雷效果；第二种是雷电作用在变电站附近不远的架空输电线路上，产生的雷电波造成绝缘子闪络击穿而沿架空输电线路迅速传播至变电站内，这种雷电过电压被称作雷电侵入波过电压。大部分站内设备遭受雷击故障的情况的主要是因为遭受了雷电侵入波过电压的作用。

2.2配电线路的雷害

配电线路由于分布范围广，遍布各个城镇，架设避雷线耗资较大，故大多数区域没有架设避雷线，其线路的绝缘水平较低，遭受雷击后很容易发生绝缘事故。配电线路雷击主要有以下两种：其一是直击雷过电压，即雷电直接作用于线路上产生的过电压；另一种是感应雷过电压，是由于雷击线路附近，雷电电磁场耦合在线路上产生的。对于直击雷，一旦发生雷电直击线路，就会造成线路绝缘闪络或击穿。但直击雷过电压导致的故障所占比例很少（不超过10%），所以在配电网的防雷计划中，直击雷不是防雷的重点。而对于感应雷过电压，其幅值可达到400kV，远超过了配电线路的耐雷水平，会造成绝缘子闪络事故进而使线路跳闸停电。此外，配电线路中感应雷发生的概率远远大于直击雷，由于感应雷造成的线路跳闸事故经常发生。因此，与输电线路的防雷侧重点不同，配电线路中，感应雷过电压才是雷电防护的重点。

3常用的防雷保护装置

由于雷电放电期间产生的雷电幅值较高，若缺乏有效保护措施，将极大影响电力设备的绝缘性能。当前较常用的线路防雷保护装置包括避雷器和接地装置。避雷器保护装置主要安装在变电站和发电厂电气设备周边，保护电力设备和输电线路，雷电入侵时能够先行放电，限制传输至电力设备上的过电压幅值。接地保护装置主要是指埋设在地下的导体，可有效减少避雷器与大地之间的电阻值，进而减少雷击伤害时的过电压幅值。

4输配电线路综合雷电防护措施

4.1安装避雷器

送电线路安装避雷器，当杆塔同导线之间存在的电位差大于避雷器电压情况下，避雷器则会产生分流效果，避免绝缘子发生闪络现象。雷击跳闸现象发生概率较大的送电线路，应采取科学合理的选择性安装。线路避雷器通常包括无间隙型与带串联间隙型。①无间隙型。避雷器同导线之间采取直连，对电站型避雷器做出借鉴与延续，带有稳定的吸收冲击能量，运行与操作电压情况下，无放电延时与串联间隙不发生动作，避雷器自身不带电，排除电器老化问题；串联间隙上部与下部位置电极为垂直设置，放电特性无变化、分散性较小等特点。②带串联间隙型。避雷器同导线之间采取空间间隙进行有效连接，雷电电流出现则会承受工频电压产生的作用，可靠性良好运行期限较长等特点。带串联间隙型应用较为普遍，间隙存在的隔离效果，避雷器不需要考虑运行电压与老化问题，故障问题对线路运行不产生影响。

4.2架设避雷线

经调查研究发现，在平原地区架设避雷线效果显著。避雷线和避雷针的原理是相同的，都是把雷电通过导线引入地下的避雷网，以减少其对输电线路的危害。避雷线在雷电高发的山地、丘陵地区避雷效果不佳。山地不仅是多雷区也是易绕击区。多山地区易出现绕击失效和侧击失效的现象。为减少绕击，需减少保护角。对于已建成的输电铁塔，已无法改变其保护角。对于正在建设或者准备建设的输电铁塔，可合理设计保护角，一般不宜超过20°，最大不能超过30°。架设耦合地线防雷效果显著。耦合地线可有效降低输电线路的反击跳闸率。对于超高电压输电线路，需降低杆塔的接地电阻，以加强避雷效果，但是实际操作中较难实现。通过增强避雷线和导线的耦合作用，可降低绝缘子串的过电压，也可降低输电线路反击跳闸率，提高输电线路的防雷、耐雷水平。

4.3优化改善接地装置

维护输配电线路期间，应注重优化改善接地装置，以显著降低雷击跳闸率，尤其是环境恶劣地区。优化改善接地装置的措施主要包括两种。第一，降低接地电阻。在进行输电线路防雷相关工作的过程中，降低杆塔接地电阻也是非常有效果的一个方案。在对这个工作方案进行改良的过程中，应该着重于以下的几点。第一，在进行此方案的过程中，杆塔接地电阻想要得到有效的降低，就要对杆塔所在的周围的环境，地势和天气等因素进行考虑，对上面几个因素进行分析然后总结出一些对其改良的意见，才可以更好地使方案最大化减少周围环境因素的影响。第二，在进行架空地线和接地引下线的工作过程中，我们必须确保接触良好，不能因为接触而导致整个方案的失败。第三，在进行相关工作效率开展过程中，监督人员务必要在整个工作过程中认真负责，不能有一点马虎。要对每一个步骤都进行严格的管理，保证工程和预期设计不能有较大的偏差，最好达到与预期目标几乎吻合的效果。第四，在施工工作开展之前，应该要对施工处和周围的土壤进行严格的筛查，如果土壤的条件不利于工程的正常实施，就应该采取相应的措施对其进行解决。第二，增加耦合系数。按照雷击闪络反击原理，可通过接地电阻和增加耦合系数等方式提高线路耐雷水平。为增加耦合系数，可使用增加耦合地线和布设架空地线等方式。然而在雷击伤害期间存在稳态电磁感应和暂态行波过程，所以需使用杆塔接地射线方式改善接地装置分布情况，以增加耦合系数。

4.4提升架空线路绝缘水平

按照相关规定，地区海拔低于1km，架空线路悬垂绝缘子串中的绝缘子数量为8片。若全线高度大于38m且属于大跨越档距的线路，则需按照高度增加绝缘子。为降低架空线路雷击伤害，需在路线易受雷电侵害的部位配置绝缘子。对于多次遭受雷击伤害的杆塔，则需适当增加绝缘子数量，以显著提升架空线路绝缘能力。此外，按照工程实际情况适当增加耐张杆塔绝缘子数量。若线路布设在山顶，则应增加2片绝缘子，以提高杆塔耐雷水平，提升线路运行安全性。

5结束语

我国电网分布范围广，配电和输电线路遍布各地，输电线路架设高度较高，容易受到直击雷作用；配电线路绝缘水平低，相对高度较低，更容易受到感应雷作用。本文为了研究电网的防雷措施，希望以此能有效减少雷电对线路造成的影响，全面提升线路耐雷水平，确保线路安全稳定运行。

参考文献

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