山區輸電線路防雷裝置探討

張勇　張聰譽　張冰

摘 要：根據萬州地區的地形和氣象特點，結合各種防雷裝置的原理和特性，分析、比較各種防雷裝置在萬州輸電線路的運行情況，找到適合山區多雷地帶輸電線路的防雷裝置。

關鍵詞：輸電線路；雷擊；防雷裝置；絕緣體

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）15-0011-03

三峽庫區一區八縣35～220 kV的輸電線路都處于山區或丘陵地帶。由于萬州地區的地形多為山和丘陵，且沿江多風、地質多巖石、地下水位較高，因此屬于重雷區，年平均雷暴日為48.5個，近年來，更有逐年上升的趨勢，導致萬州電網受雷擊的威脅較大。據統計，2007—2008年，萬州地區35～220 kV輸電線路共跳閘62次，其中，因雷擊引起的跳閘49次，占總跳閘次數的79.03%. 2009-01—10，萬州地區35～220 kV輸電線路共跳閘21次，其中，因雷擊引起的跳閘18次，占總跳閘次數的85.71%. 由此可見，萬州地區的雷擊情況較為突出，已是影響萬州地區輸電設備安全運行的主要因素之一，因此，需對如何防范雷擊進行研究。近年來，全球氣候變化越來越頻繁，因為我國處于太平洋與亞歐大陸青藏高原的交匯處，多山區，所以，受全球氣候變化影響較大，雷擊問題越來越突出。因此，對萬州地區輸電線路防雷裝置的研究對全國山區、丘陵多雷地區的輸電線路防雷工作也具有重要意義。

1 雷擊及防雷措施

1.1 雷電原理及跳閘原因

雷電放電是由帶電荷的雷云引起的。雷云的底部大多數是帶負電的，它在地面上會感應出大量的正電荷，這樣，在帶有大量不同極性或不同數量電荷的雷云之間，或者雷云和大地之間就形成了強大的電場。隨著雷云的發展和運動，一旦空間電場強度超過大氣游離放電的臨界電場強度，就會發生云間或對大地的火花放電。

導致跳閘的雷電線路過電壓因其物理過程可分為兩種：①雷擊線路附近大地引起的感應雷過電壓；②由雷電直接擊中桿塔、避雷線或導線引起的直擊雷線路過電壓。

1.2 防范措施

為了避免線路雷擊閃絡的發生，主要的防雷措施有：降低桿塔接地電阻值，保持泄流通道暢通，提高線路絕緣水平，雙回輸電線路采用不平衡絕緣；安裝避雷線、線路避雷器等防雷裝置等。其中，降低桿塔接地電阻值、保持泄流通道暢通、提高線路絕緣水平、雙回輸電線路采用不平衡絕緣等措施，是為了在線路受到雷擊后，增加泄流、降低電壓、減少雷擊對線路的損害，防止線路發生雷擊閃絡；安裝防雷裝置措施相當于為線路撐起了一把防雷傘，將雷擊傷害擋在線路之外。作為防雷體系的重要組成部分，對防雷裝置的探討具有重要的實用意義。雷擊瓷瓶如圖1所示。

2 各類防雷裝置的運行情況

由于各種防雷裝置的適用情況不同，因此，在不同地域的實用效果也不同。下面針對各種防雷裝置在萬州區域內不同環境下的使用效果進行探討。

萬州地處三峽庫區腹心，多山、丘陵，沿江多風，地質多巖石，地下水位較高，多雷。以往線路桿塔所在地多為向陽坡，桿塔較突出，且多未安裝防雷裝置，所以易受雷擊。為了改善線路的運行狀況，萬州近年來安裝了很多防雷裝置。

2.1 避雷線

避雷線又被稱為架空地線，是在輸電線路的桿塔間架設裸露導線，使雷電擊中避雷線，從而將雷電引入大地，避免雷電擊中輸電線路造成損失。同時，避雷線還具有以下作用：①分流作用。減小流經桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位。②通過對導線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓。③對導線的屏蔽作用可以降低導線上的感應過電壓。

避雷線是輸電線路防雷保護中最基本和最有效的措施，適用于所有地形。線路電壓越高，采用避雷線的效果越好，避雷線在線路造價中所占的比重也越低，因此，110 kV及以上電壓等級的輸電線路都應全線架設避雷線。為了提高避雷線對導線的屏蔽效果，減小繞擊率，還應將避雷線對邊導線的保護角做得小一些（110 kV和220 kV單回路線路的保護角應小于15°，500 kV的應小于10°；110 kV的同塔雙回（多回路）線路應小于10°，220kV的應小于0°）。

避雷線雖然能截獲幅值較高的強雷，但對于幅值較低的弱雷，避雷線對其的吸引力則不如強雷那么大，因此，弱雷（15～30 kA）往往能避開桿塔和避雷線的防護而繞擊在導線上。有避雷線時，直擊雷擊線路的部位有三個，分別是雷繞過避雷線直擊在導線上、雷直擊塔頂和雷擊避雷線檔距中央，因此，通常要在避雷線一定距離內安裝其他的避雷裝置，以減少線路的雷電繞擊事故。

2.2 消雷器

消雷器可分為導體型和半導體型。前者主要利用尖端在雷云電場中產生電暈電流和空間電荷，使雷云電荷被部分中和或向下放電時的電荷部分中和；后者主要利用半導體的限流上行先導的產生和發展來消滅上行雷，并利用半導體的限流作用大幅度削弱下行雷的主放電電流，使之無法造成危害，從而削弱雷擊強度，減少雷擊的概率。半導體型消雷器還具有導體型消雷器的部分中和作用和屏蔽作用，適用于易發感應雷、反擊雷的架空線路，特別是避雷針、避雷器難以實現可靠防雷保護的特殊區域的電氣設備。架空線路的消雷器一般安裝在桿塔頂部，與桿塔體、避雷線接地裝置連接在一起，安裝高度一般在45 m以上。消雷器如圖2所示。

摘 要：根據萬州地區的地形和氣象特點，結合各種防雷裝置的原理和特性，分析、比較各種防雷裝置在萬州輸電線路的運行情況，找到適合山區多雷地帶輸電線路的防雷裝置。

關鍵詞：輸電線路；雷擊；防雷裝置；絕緣體

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）15-0011-03

三峽庫區一區八縣35～220 kV的輸電線路都處于山區或丘陵地帶。由于萬州地區的地形多為山和丘陵，且沿江多風、地質多巖石、地下水位較高，因此屬于重雷區，年平均雷暴日為48.5個，近年來，更有逐年上升的趨勢，導致萬州電網受雷擊的威脅較大。據統計，2007—2008年，萬州地區35～220 kV輸電線路共跳閘62次，其中，因雷擊引起的跳閘49次，占總跳閘次數的79.03%. 2009-01—10，萬州地區35～220 kV輸電線路共跳閘21次，其中，因雷擊引起的跳閘18次，占總跳閘次數的85.71%. 由此可見，萬州地區的雷擊情況較為突出，已是影響萬州地區輸電設備安全運行的主要因素之一，因此，需對如何防范雷擊進行研究。近年來，全球氣候變化越來越頻繁，因為我國處于太平洋與亞歐大陸青藏高原的交匯處，多山區，所以，受全球氣候變化影響較大，雷擊問題越來越突出。因此，對萬州地區輸電線路防雷裝置的研究對全國山區、丘陵多雷地區的輸電線路防雷工作也具有重要意義。

1 雷擊及防雷措施

1.1 雷電原理及跳閘原因

雷電放電是由帶電荷的雷云引起的。雷云的底部大多數是帶負電的，它在地面上會感應出大量的正電荷，這樣，在帶有大量不同極性或不同數量電荷的雷云之間，或者雷云和大地之間就形成了強大的電場。隨著雷云的發展和運動，一旦空間電場強度超過大氣游離放電的臨界電場強度，就會發生云間或對大地的火花放電。

導致跳閘的雷電線路過電壓因其物理過程可分為兩種：①雷擊線路附近大地引起的感應雷過電壓；②由雷電直接擊中桿塔、避雷線或導線引起的直擊雷線路過電壓。

1.2 防范措施

為了避免線路雷擊閃絡的發生，主要的防雷措施有：降低桿塔接地電阻值，保持泄流通道暢通，提高線路絕緣水平，雙回輸電線路采用不平衡絕緣；安裝避雷線、線路避雷器等防雷裝置等。其中，降低桿塔接地電阻值、保持泄流通道暢通、提高線路絕緣水平、雙回輸電線路采用不平衡絕緣等措施，是為了在線路受到雷擊后，增加泄流、降低電壓、減少雷擊對線路的損害，防止線路發生雷擊閃絡；安裝防雷裝置措施相當于為線路撐起了一把防雷傘，將雷擊傷害擋在線路之外。作為防雷體系的重要組成部分，對防雷裝置的探討具有重要的實用意義。雷擊瓷瓶如圖1所示。

2 各類防雷裝置的運行情況

由于各種防雷裝置的適用情況不同，因此，在不同地域的實用效果也不同。下面針對各種防雷裝置在萬州區域內不同環境下的使用效果進行探討。

萬州地處三峽庫區腹心，多山、丘陵，沿江多風，地質多巖石，地下水位較高，多雷。以往線路桿塔所在地多為向陽坡，桿塔較突出，且多未安裝防雷裝置，所以易受雷擊。為了改善線路的運行狀況，萬州近年來安裝了很多防雷裝置。

2.1 避雷線

避雷線又被稱為架空地線，是在輸電線路的桿塔間架設裸露導線，使雷電擊中避雷線，從而將雷電引入大地，避免雷電擊中輸電線路造成損失。同時，避雷線還具有以下作用：①分流作用。減小流經桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位。②通過對導線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓。③對導線的屏蔽作用可以降低導線上的感應過電壓。

避雷線是輸電線路防雷保護中最基本和最有效的措施，適用于所有地形。線路電壓越高，采用避雷線的效果越好，避雷線在線路造價中所占的比重也越低，因此，110 kV及以上電壓等級的輸電線路都應全線架設避雷線。為了提高避雷線對導線的屏蔽效果，減小繞擊率，還應將避雷線對邊導線的保護角做得小一些（110 kV和220 kV單回路線路的保護角應小于15°，500 kV的應小于10°；110 kV的同塔雙回（多回路）線路應小于10°，220kV的應小于0°）。

避雷線雖然能截獲幅值較高的強雷，但對于幅值較低的弱雷，避雷線對其的吸引力則不如強雷那么大，因此，弱雷（15～30 kA）往往能避開桿塔和避雷線的防護而繞擊在導線上。有避雷線時，直擊雷擊線路的部位有三個，分別是雷繞過避雷線直擊在導線上、雷直擊塔頂和雷擊避雷線檔距中央，因此，通常要在避雷線一定距離內安裝其他的避雷裝置，以減少線路的雷電繞擊事故。

2.2 消雷器

消雷器可分為導體型和半導體型。前者主要利用尖端在雷云電場中產生電暈電流和空間電荷，使雷云電荷被部分中和或向下放電時的電荷部分中和；后者主要利用半導體的限流上行先導的產生和發展來消滅上行雷，并利用半導體的限流作用大幅度削弱下行雷的主放電電流，使之無法造成危害，從而削弱雷擊強度，減少雷擊的概率。半導體型消雷器還具有導體型消雷器的部分中和作用和屏蔽作用，適用于易發感應雷、反擊雷的架空線路，特別是避雷針、避雷器難以實現可靠防雷保護的特殊區域的電氣設備。架空線路的消雷器一般安裝在桿塔頂部，與桿塔體、避雷線接地裝置連接在一起，安裝高度一般在45 m以上。消雷器如圖2所示。

摘 要：根據萬州地區的地形和氣象特點，結合各種防雷裝置的原理和特性，分析、比較各種防雷裝置在萬州輸電線路的運行情況，找到適合山區多雷地帶輸電線路的防雷裝置。

關鍵詞：輸電線路；雷擊；防雷裝置；絕緣體

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）15-0011-03

三峽庫區一區八縣35～220 kV的輸電線路都處于山區或丘陵地帶。由于萬州地區的地形多為山和丘陵，且沿江多風、地質多巖石、地下水位較高，因此屬于重雷區，年平均雷暴日為48.5個，近年來，更有逐年上升的趨勢，導致萬州電網受雷擊的威脅較大。據統計，2007—2008年，萬州地區35～220 kV輸電線路共跳閘62次，其中，因雷擊引起的跳閘49次，占總跳閘次數的79.03%. 2009-01—10，萬州地區35～220 kV輸電線路共跳閘21次，其中，因雷擊引起的跳閘18次，占總跳閘次數的85.71%. 由此可見，萬州地區的雷擊情況較為突出，已是影響萬州地區輸電設備安全運行的主要因素之一，因此，需對如何防范雷擊進行研究。近年來，全球氣候變化越來越頻繁，因為我國處于太平洋與亞歐大陸青藏高原的交匯處，多山區，所以，受全球氣候變化影響較大，雷擊問題越來越突出。因此，對萬州地區輸電線路防雷裝置的研究對全國山區、丘陵多雷地區的輸電線路防雷工作也具有重要意義。

1 雷擊及防雷措施

1.1 雷電原理及跳閘原因

雷電放電是由帶電荷的雷云引起的。雷云的底部大多數是帶負電的，它在地面上會感應出大量的正電荷，這樣，在帶有大量不同極性或不同數量電荷的雷云之間，或者雷云和大地之間就形成了強大的電場。隨著雷云的發展和運動，一旦空間電場強度超過大氣游離放電的臨界電場強度，就會發生云間或對大地的火花放電。

導致跳閘的雷電線路過電壓因其物理過程可分為兩種：①雷擊線路附近大地引起的感應雷過電壓；②由雷電直接擊中桿塔、避雷線或導線引起的直擊雷線路過電壓。

1.2 防范措施

為了避免線路雷擊閃絡的發生，主要的防雷措施有：降低桿塔接地電阻值，保持泄流通道暢通，提高線路絕緣水平，雙回輸電線路采用不平衡絕緣；安裝避雷線、線路避雷器等防雷裝置等。其中，降低桿塔接地電阻值、保持泄流通道暢通、提高線路絕緣水平、雙回輸電線路采用不平衡絕緣等措施，是為了在線路受到雷擊后，增加泄流、降低電壓、減少雷擊對線路的損害，防止線路發生雷擊閃絡；安裝防雷裝置措施相當于為線路撐起了一把防雷傘，將雷擊傷害擋在線路之外。作為防雷體系的重要組成部分，對防雷裝置的探討具有重要的實用意義。雷擊瓷瓶如圖1所示。

2 各類防雷裝置的運行情況

由于各種防雷裝置的適用情況不同，因此，在不同地域的實用效果也不同。下面針對各種防雷裝置在萬州區域內不同環境下的使用效果進行探討。

萬州地處三峽庫區腹心，多山、丘陵，沿江多風，地質多巖石，地下水位較高，多雷。以往線路桿塔所在地多為向陽坡，桿塔較突出，且多未安裝防雷裝置，所以易受雷擊。為了改善線路的運行狀況，萬州近年來安裝了很多防雷裝置。

2.1 避雷線

避雷線又被稱為架空地線，是在輸電線路的桿塔間架設裸露導線，使雷電擊中避雷線，從而將雷電引入大地，避免雷電擊中輸電線路造成損失。同時，避雷線還具有以下作用：①分流作用。減小流經桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位。②通過對導線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓。③對導線的屏蔽作用可以降低導線上的感應過電壓。

避雷線是輸電線路防雷保護中最基本和最有效的措施，適用于所有地形。線路電壓越高，采用避雷線的效果越好，避雷線在線路造價中所占的比重也越低，因此，110 kV及以上電壓等級的輸電線路都應全線架設避雷線。為了提高避雷線對導線的屏蔽效果，減小繞擊率，還應將避雷線對邊導線的保護角做得小一些（110 kV和220 kV單回路線路的保護角應小于15°，500 kV的應小于10°；110 kV的同塔雙回（多回路）線路應小于10°，220kV的應小于0°）。

避雷線雖然能截獲幅值較高的強雷，但對于幅值較低的弱雷，避雷線對其的吸引力則不如強雷那么大，因此，弱雷（15～30 kA）往往能避開桿塔和避雷線的防護而繞擊在導線上。有避雷線時，直擊雷擊線路的部位有三個，分別是雷繞過避雷線直擊在導線上、雷直擊塔頂和雷擊避雷線檔距中央，因此，通常要在避雷線一定距離內安裝其他的避雷裝置，以減少線路的雷電繞擊事故。

2.2 消雷器

消雷器可分為導體型和半導體型。前者主要利用尖端在雷云電場中產生電暈電流和空間電荷，使雷云電荷被部分中和或向下放電時的電荷部分中和；后者主要利用半導體的限流上行先導的產生和發展來消滅上行雷，并利用半導體的限流作用大幅度削弱下行雷的主放電電流，使之無法造成危害，從而削弱雷擊強度，減少雷擊的概率。半導體型消雷器還具有導體型消雷器的部分中和作用和屏蔽作用，適用于易發感應雷、反擊雷的架空線路，特別是避雷針、避雷器難以實現可靠防雷保護的特殊區域的電氣設備。架空線路的消雷器一般安裝在桿塔頂部，與桿塔體、避雷線接地裝置連接在一起，安裝高度一般在45 m以上。消雷器如圖2所示。