1、高压输电线路的防雷摘要：高压输电线路纵横延伸，地处旷野，往往又是地面上最为高耸的物体，因此极易遭受雷击。根据运行经验，电力系统中停电事故几乎有一半之多是雷击线路造成的。同时，雷击线路时产生的自线路入侵变电站的雷电波也是威胁变电站设备绝缘的主要因素，发电厂和变电站发生雷害事故往往会使得变压器、发电机等重要电器设备损坏，导致大面积停电，造成严重的社会影响。因此，对高压输电线路的防雷保护应予以充分重视。 关键词：高压；输电线路；防雷 中图分类号：TU7 文献标识码：A 一、雷电对高压输电线路的危害 本文将着重从雷击产生的过电压进行分析探讨。输电线线路防雷性能的优劣主要用耐雷水平及雷击跳闸次数来衡量。
2、雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值称为“耐雷水平” ，它是衡量线路防雷性能的综合指标。 （一）直击雷过电压的产生 根据输电线路对直击雷过电压的耐雷水平，直击雷过电压的产生一般分为三种情况。 1、雷击杆塔塔顶，在雷击塔顶的先导阶段，导线、避雷线和杆塔上虽然都会感应出异号束缚电荷，但是由于先导放电的发展速度较慢，如果不计工频工作电压，导线上的电位仍是零，避雷线和杆塔电位也是零，因此线路绝缘上不会出现电位差。 2、雷击避雷线档距中央，雷击避雷线档距中央约有 10的概率。雷击避雷线档距中央也会在雷击点产生很高的过电压。不过由于避雷线的半径较小，雷击点离杆塔较远，强烈的电晕衰减作用，使过电压被
3、传播到杆塔时，已不足以使绝缘子串闪络，所以通常只需考虑雷击避雷线对导线的反击问题。 3、绕击时的过电压和耐雷水平。装设避雷线的线路，仍然有雷绕过避雷线而击于导线的可能性。虽然绕击的概率很小，但一旦出现此情况，则往往引起线路绝缘子串闪的络。 （二）雷电感应过电压的产生 当雷击线路附近大地时，由于雷电通道周围空间电磁场的急剧变化，会在线路上产生雷电感应过电压，它包括静电分量和电磁分量。在雷电放电的先导阶段，线路处于雷云及先导通道与大地构成的电场之中，由于静电感应，导线轴线方向上的电场强度 Ex 将正电荷（与雷云电荷异号）吸引到最靠近先导通道的一段导线上，成为束缚电荷，导线上的负电荷则被排斥而向两侧
4、运动。经由线路泄漏电导和系统中性点进入大地。因为先导放电发展的平均速度较低，导线束缚电荷的聚集过程也较缓慢，由此而呈现出的导线电流很小，相应的电压波 u=iZ 也可忽略不计（Z 是导线波阻抗） 。因此，在先导放电阶段尽管导线上有了束缚电荷，但它们在导线上各点产生的电场与先导通道负电荷所产生的电场相平衡而被抵消，结果导线上电位将与远离雷云处导线电位相同。 （三）高压输电线路的防雷保护 1、架设避雷线。 架设避雷线是高压和超高压输电线线路最基本的防雷措施，其主要目的是防止雷直击于导线，同时还有分流作用以减小流经杆塔入地电流，从而降低塔顶电位；通过对导线耦合作用可以减小线路绝缘承受的电压；对导线还有
5、屏蔽作用，可以降低感应过电压。 2、降低杆塔接地电阻。 对于一般高度的杆塔，降低杆塔冲击接地电阻是提高线路耐雷水平、降低雷击跳闸率的有效措施。在土壤电阻率低的地区，应充分利用铁塔、钢筋混凝土杆的自然接地电阻。在高土壤电阻率的地区，用一般方法很难降低接地电阻时，可采用多根放射形接地体，或连续伸长接地体，或采用某种有效的降阻剂降低接地电阻。 3、架设耦合地线。 在降低杆塔接地电阻有困难时，可以采用在导线下方架设耦合地线的措施，其作用是增加避雷线与导线间的耦合作用，以降低绝缘子串上的电压。此外耦合地线还可以增加对雷电流的分流作用。运行经验表明，耦合地线对减小雷击跳闸率效果是显著的。 4、采用不平衡绝
6、缘方式。 在现代高压及超高压线路中，同杆架设的双回线路日益增多，对此类线路在采用通常的防雷措施尚不能满足要求时，还可采用不平衡绝缘方式来降低双回路雷击同时跳闸率，以保证不中断供电。不平衡绝缘原则是二回路的绝缘子串片数有差异，这样雷击时绝缘子串片数少的回路先闪络，闪络上的导线相当于地线，增加了与另一回路导线的耦合作用，提高了另一回路的耐雷水平，使之不发生闪络，以保证别一回路连续供电。 5、采用消孤线圈接地方式。 对于雷电活动强烈，接地电阻又难以降低的地区，可考虑采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式，这样可使绝大多数雷击单相闪络接地故障被消弧线圈消除，不至于发展成持续工频电弧。而当雷击引起二相或
7、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。我国消弧线圈接地方式运行效果良好，雷击跳闸率大约可以降低 13 左右。 （四）装设自动重合闸。 由于雷击造成的闪络大多能在跳闸后自行恢复绝缘性能，所以重合闸成功率较高。据统计，我国 110 kV 及以上高压线路重合闸成功率为7590；35 kV 及以下线路约为 5080。因此，各级电压的线路应尽量装设自动重合闸。 （五）加强绝缘。 对于输电线路的个别大跨越高杆塔地段，落雷机会增多；塔高等值电感大，塔顶电位高，感应过电压也高；绕击时的最大
8、雷电流幅值大，绕击率高。这些都增加了线路的雷击跳闸率。为降低跳闸率，可在高杆塔上增加绝缘子串的片数。标准规定，全高超过 40m 有避雷线的杆塔，每增高 10m，应增加一片绝缘子。 （六）采用排气式避雷器。 排气式避雷器不作密集安装，仅用作线路上雷电过电压特别大或绝缘薄弱点的防雷保护。它能免除线路的冲击闪塔，并使建弧率降为零。在现代输电线路上，排气式避雷器仅安装在高压线路交叉的地方及高压线路与通信线路之间的交叉跨越挡，过江大跨越高杆塔，变电站的进线保护段等处。 （七）对多雷地区的 35kV 及以下架空线路易击杆和易击段可适当安装一些 WGMOA（又称 MOV金属氧化物非线电阻器） 。 二、对重点
9、部位输电线路的防雷保护与设备共同进行 （一）直击雷防护 为了避免发电厂，变电站的电气设备及其它建筑物遭受直接雷击，对直击雷的防护一般采用装设避雷针或避雷线的方式，根据我国电力系统运行经验，凡装设符合标准要求的避雷针（线）的发电厂和变电站遭受绕击和反击的事故率是非常低的。装设避雷针（线）时应按照规范要求进行计算，使被保护物体处于避雷针（线）的保护范围之内，同时还要求避雷针（线）与其他物体之间应留有足够的间距，防止与被保护物体或者其他物体发生反击。避雷针可分为独立安装的避雷针和构架顶端装设避雷针两种方式。 （二）雷电波入侵防护 变电站的进线段保护，当雷击 35kV 以上变电站附近的线路，产生向变电
10、站入侵的雷电过电压波时，流过避雷器的雷电流可能超过 5kA，而且陡度可能超过允许值。因此，对靠近变电站 12km 的一段线路，进（出）线段必须加强防雷保护。 三、结束语 输电线路的防雷设计目的是提高线路的防雷性能，降低线路的雷击跳闸率，保护电气设备。在确定输电线路的防雷方式时，应全面考虑线路的重要程度、系统运行方式、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌的特点、土壤电阻率的高低等条件，结合当地原有线路的运行经验，根据技术经济比较的结果，因地制宜，采取合理的保护措施。 参考文献： 1梅卫群，江燕如.建筑防雷工程与设计M.北京：气象出版社，2008. 2肖稳安，李霞，陈红兵.防雷专业技术知识问答M. 北京：气象出版社，2010. 作者简介： 谢玉仙， （1981-）男，民族，汉族，广东省和平县人，大专，助工，主要从事防雷检测与设计审核工作。
