高压输电线路综合防雷措施的研究与应用蔚晓宁

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2.内蒙古超高压供电局内蒙古呼和浩特市010010

摘要：随着国民经济的快速增长，人民生活条件越来越好，在生产生活中对用电的需求在加大。高压输电线路是电网的重要组成部分，是电力系统中必不可少的要件之一，对保障电力安全有序的运行有着重要意义，然而雷击等自然因素会对高输电线路的平稳运行造成一定影响，所以本文提出高压输电线路防雷的重要意义，分析高压输电线路雷击事故发生的原因，高压输电线路常用的防雷措施，以期能够提高高压输电线路的防雷水平，降低雷击对电网造成的影响，为供电系统的运行保驾护航。

关键词：高压输电线路；防雷措施；避雷线；接地电阻；不平衡绝缘

一、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，因此线路中会出现压降，形成雷电压和雷电流。

二、高压输电线路雷击事故原因

雷击跳闸事故直接影响高压输电线路正常运行，导致雷击跳闸事故的原因较多，具体表现为如下方面：

2.1高压输电线路使用的杆塔没有做好接地工作

正如上文所述，导致雷击事故发生的原因是雷电击中了输电线或者是输电线周围的空地，导致过电压现象的发生。大量的研究显示，雷电过电压事故发生的概率和杆塔接地装置有一定的关系。如果杆塔接地电阻的阻值过高，则会影响到高压输电线路的防雷水平。

2.2绝缘配置欠缺

在高压输电线路运行过程中，绝缘配置主要起到避免发生电流回流问题的作用，若在具体运行中绝缘配置欠缺则极易导致跳闸事故。并且由于很多绝缘设备使用时间较长，出现了老化情况，增加了跳闸事故的发生几率。

2.3高压输电线路使用的避雷针存在问题

在高压输电线路设计的过程中就应考虑到防雷问题，但如果在设计时忽略了杆塔的保护角，同样会增大闪络出现的次数，因为设计的杆塔保护角无法满足防雷的需要，进而影响了防雷的效果。因此，在高压输电线路设计时必须要重视避雷针的设计。但避雷针自身存在一定的局限性，在发生雷电打击事故时，无法有效保护高压输电线路。

三、高压输电线路综合防雷措施

1、合理选择输电线路路径

雷击主要发生在春夏交替之间，并且雷击次数在分布上具有一定的规律性，易受地形及气候影响，因此在架空输电线路的防雷措施上可通过选择合适的输电走廊来降低输电线路被雷击的可能性，从而减少输电线路因雷击而造成的跳闸故障。在输电走廊的设计中应注意以下几点：第一，避免山区封口及峡谷地形。第二，避免输电线路经过潮湿的盆地。第三，避免输电线路跨越土壤电阻率较低或突变的区域，如地下有导电性矿藏的区域。

2、降低塔杆接地电阻值

降低塔杆接地电阻值对于增加线路的防雷水平也是一种行之有效的方法，一般搭配避雷线一起使用。当输电线路被雷击之后，能够大幅度降低雷电压。根据具体的需求选择合适的阻值即可。目前常用的减低阻值的方法有：利用降阻剂，在接地极的周围辐射降阻剂；爆破接地技术，通过爆破技术将接地装置炸裂，然后用压力机将低电阻材料压入缝隙中，将整个电阻的电导率降下来；扩大接地面积；外引接地，选择地导电率的土壤外界一个接地。

3、架设避雷线

架设避雷线是最为有效和基本的防雷措施，避雷线的主要作用是防止雷直击导线，与此同时它还具有分流作用，能够降低流经杆塔的雷电流，并且能够通过对导线的耦合作用，减小线路绝缘子的电压，还能够通过对导线的屏蔽，降低导线上的感应过电压。通常来讲线路的电压越高，避雷线的使用效果也就越好，而且还能够降低避雷线在整个线路中的造价比。

4、安设避雷器

将该装置安设于高压输电线路，此后即使高压输电线路遭受雷电袭击也不会对电力系统造成过多影响，借助避雷器可以使其沿着导线路径流动，最终到达附近杆塔。上述方法对分流耦合方面的原理进行利用，对原有导线电位进行提升，降低绝缘子闪络问题的发生频率。对避雷器装置进行使用时需要注意以下几点：①结合实际情况确定避雷器安设位置，并对杆塔雷击性质方面的情况进行考虑，若杆塔遭受雷电袭击的可能性较高，便可以将其安设于三相，并且酌情在邻近杆塔对该装置进行增设。若绕击问题的可能性较高，可以在某一侧对该装置进行安装即可实现防雷保护。②将存在间隙的避雷器当作首选。③对该装置进行安设时需要对连接通畅性以及科学性方面的问题进行考虑，条件允许时可以通过实验对其进行验证，为高压输电线路防雷保护工作奠定坚实基础。

5、对引弧间隙进行合理安装

雷电现象往往较难预测，如果未对其进行准确预测其会带来较大的危害对输电线路和输电设备产生一定的破坏，严重时会导致电力系统不能正常运行。电力部门可以根据实际情况对引弧间隙进行合理设置和安装，通过引弧间隙对雷击产生的电流进行疏导和分流，并且对绝缘子串有一定的保护作用，减少绝缘子串出现损坏的情况，为电力系统正常运行提供保障。

四、输电线路综合防雷措施的应用

4.1设计安全输电路径

过往的经验表明，输电线路遭受雷击的区域往往集中于某些特定的路段。因此设计线路架设路径时，结合当地的具体情况合理地规避雷击区即可。一般的雷击区集中在山区风口及顺风的河谷，四周为潮湿的山区，土壤电阻率有突变的地带等处。

4.2线路档距设置

当输电线路受到雷击影响之后，雷电波会沿着输电线路进行双向传播。如果改变线路档距，输电线路的雷击承受水平也会产生一定变化。在理想环境下，不考虑环境和其他避雷装置的影响，线路档距越大，线路的耐雷击水平就会越高，当线路档距达到一定数值时，输电线路的抗雷击特性会达到最大，当线路档距继续增大时，线路的抗雷特性会保持最大数值不变。

4.3输电线路电压设置

以500kV的输电线路为例，一般500kV输电线路都以交流电压传输为主，而交流电压在传输过程中具有周期性，在不同时段中产生的耐雷水平也不同。因此，在防雷措施应用过程中，相位角的不同，线路的耐雷水平也有所不同。一般来说，相位角的90°时，输电线路的耐雷水平最低，在100kA左右，方相位角达到270°时，输电线路的耐雷水平达到最大，数值在200kA左右。

结束语：

高压输电线路是电力系统的重要组成部分，是电力传输的重要载体。受到地形环境等因素的影响，高压输电线路始终遭受着雷击的威胁，因此，必须强化高压输电线路的综合防雷措施，通过采取不同的综合防雷措施，降低或消除雷击给高压输电线路带来的安全隐患，从而确保高压输电线路能够安全可靠的运行，为国民经济中电网经济的持续健康发展奠定基础。

参考文献：

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