高壓輸電線路防雷措施的研究

摘要：輸電線路防雷性能的優劣主要由耐雷水平及雷擊跳閘率來衡量。雷擊線路時線路絕緣不發生閃絡的最大雷電流幅值稱為“雷水平”以kA為單位，低于耐雷水平的雷電流擊于線路不會引起閃絡，反之，則必然發生閃絡。每100km路每年由雷擊引起的跳閘次數稱為“雷擊跳閘率”這是衡量線路防雷性能的綜合指標、

關鍵詞：輸電線路；防雷；改進措施

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 10-0184-01

一、輸電線路的防雷保護

當雷擊線路附近大地時，由于電磁感應，在線路的導線上會產生感應過電壓。在雷云放電的起始階段，存在著向大地發展的先導放電過程。因為先導通道發展速度不大，所以導線上電荷的運動也很緩慢。由于這種先導通道中電荷產生的靜電場消失從而引起的感應電壓叫做感應過電壓的靜電分量。同時，雷電通道中的雷電流在通道周圍空間建了強大的磁場，這個磁場的變化也會使導線感應出的電壓很高，這種由于先導通道中雷電流所產生的磁場變化而引起的感應壓稱為感應過電壓的電磁分量。

雷直擊于有避雷線的輸電線路一般分為三種情況，即雷擊桿塔的塔頂，雷擊避雷線檔距中央和雷繞過避雷線直擊于導線（稱為繞擊導線）。

雷擊桿塔塔頂時，雷電通道中的負電荷與桿塔還有架空線路上的感應正電荷快速中和形成雷電流。雷擊瞬間自雷擊點（即塔頂）有一負雷電流波分別自塔頂沿兩側避雷線向相鄰桿塔運動；與此同時，自塔頂有一正雷電流波沿雷電通道向上運動，此正雷電流波的數值與三個負雷電流數之和相等。線路絕緣上的過電壓即由這幾個電流波所引起。

從線路雷害事故發生過程看，輸電線路著雷時，如果雷電流比線路耐雷水平高，則會引起線路絕緣發生沖擊閃絡。這個時候雷電流沿閃絡通道進入大地，持續時間很短，只有幾十微秒，線路開關還來不及動作，如果沿閃絡通道流過工頻短路電流的電弧持續燃燒，也會引起線路跳閘。在研究線路雷擊跳閘率時，必須考慮上述諸因素的作用。現仍以有避雷線的線路為例進行分析，線路因雷擊而跳閘，可能是繞擊雷引起的，也可能是由反擊雷造成的。因此，雷擊跳閘率就是分析雷擊桿塔和繞擊導線兩種情況的條閘率。

根據前面對雷電產生和發展的分析，在決定電壓等級不同的輸電線路防雷保護方法時。應該從線路的重要程度和系統的運行方式以及輸電線路經過地區雷電活動的強弱，地形地貌的特點，土壤電阻率等條件，然后結合當地原來線路的運行經驗，根據技術經濟比較的結果，因地制宜。全面考慮。同時考慮地方電力網電壓等級的特點，主要采用下述的保護措施。

二、輸電線路防雷的措施

（一）安裝避雷線。避雷線又稱架空地線，架設在桿塔頂部，是線路最基本的防雷措施。主要是防止雷電直擊導線。

（二）降低桿塔的接地電阻。輸電線路中的桿塔接地裝置其作用是釋放雷電流，雷電直擊輸電線路塔頂或者是避雷線的時候，雷電流會經過桿塔和接地裝置向大地分散。在這個過程當中，雷電流在桿塔的電感還有接地裝置的接地電阻上產生的電壓降會提高塔頂電位，電位當升高到一定值得時候就會擊穿線路的絕緣子串，可能就會引起輸電線路的跳閘。所以要降低線路雷擊的跳閘率，降低線路桿塔的沖擊接地電阻是措施之一。

（三）架耦合地線。架設架空地線是超高壓輸電線路防雷的基本措施。然而，對于超高壓線路桿塔，為提高其線路的耐雷水平，防止反擊，降低桿塔接地電阻是措施之一。但是在實際的工作當中，降低桿塔的接地電阻有時候非常困難，所以就在導線下面架設地線，用來增加導線與避雷線之間的耦合作用，使絕緣子串上的過電壓降低，達到降低線路開關雷擊跳閘率的目的。這種作用是通過耦合實現的，所以叫做耦合地線。

（四）采用中性點非直接接地方式。中性點非接地方式是指輸電線路中性點不接地或經消弧線圈接地方式。由于輸電線路對地有電容性泄露作用，中性點非直接接地系統中一相導線落雷閃絡接地時，接地點相電流屬容性電流。如果雷電流不太大（或是感應過電壓），一般只發生單相接地。由于中性點非直接接地系統，系統的接地電流數值不太大，閃絡電弧有可能自己熄滅。根據運行經驗顯示，由于雷擊導致的單相接地故障大部分都可以自動消除，不會引起相間短路和跳閘，因而不會引起供電中斷。但線路越長，接地點電流就越大，以致完全有可能使接地電弧不能自行熄滅而引起線路跳閘。為降低接地電流，可在中性點加裝消弧線圈，以使接地相電流中增加一個感性分量，他和裝設消弧線圈前的電容性分量相抵消，減少了接地相的電流。對雷電的活動比較多，而接地電阻卻又難以減小的地方，通常可以考慮選用中性點不接地的方式或者經消弧線圈接地。為了充分發揮中性點非接地系統的優點。

（五）加大線路絕緣。由于線路的某些地段需要選用大檔距的桿塔，所以桿塔落雷的可能性就增大了。高塔遭雷擊時塔頂的電位和感應過電壓都很高，而且受到的繞擊可能性也較大。為了降低線路的跳閘率，就可以增加絕緣子串的片數，增加大檔距跨越避雷線與導線間的距離，加強線路的絕緣。在沖擊電壓的作用下木材就變成比較好的絕緣體，所以，就可以采用木制橫擔，可以提高耐雷水平還有降低建弧率。但這樣做也有引雷劈壞橫擔的危險，而且限于條件，在我國一般不采用木絕緣體。

（六）裝設自動重合閘。由于雷擊造成的閃絡大部分能在跳閘后自動恢復絕緣性能，所以重合閘的幾率比較高。據有關統計，國內110kV及以上線路的重合閘成功率在75%-95%之間，35kV及以下線路在50%-80%之間。所以每一級電壓線路都應該裝設自動重合閘。

（七）安裝管型避雷器。對于農村電力網3-60kV輸電線路防雷保護措施可采用以下辦法：

3-10kV架空配電線路，由于絕緣水平低，通常只有一個針式絕緣子，避雷線的作用非常小，不必架設避雷線。可利用鋼筋混凝土桿的自然接地，并采用中性點不接地的方式。

35kV架空配電線路，一般不裝設避雷線。對于60kV線路，在雷電活動較少地區，也不沿全程裝設避雷線。為提高不裝設避雷線的35-60kV線路的供電穩定性，通常都采用中性點不接地的方式，或者選用自動重合閘，環網供電等方式。這樣也能使不沿全程架設架空避雷線的35-60kV線路得到較滿意的防雷效果。

參考文獻：

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