山區(qū)輸電線路防雷裝置探討

張勇　張聰譽(yù)　張冰

摘 要：根據(jù)萬州地區(qū)的地形和氣象特點(diǎn)，結(jié)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(yùn)行情況，找到適合山區(qū)多雷地帶輸電線路的防雷裝置。

關(guān)鍵詞：輸電線路；雷擊；防雷裝置；絕緣體

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）15-0011-03

三峽庫區(qū)一區(qū)八縣35～220 kV的輸電線路都處于山區(qū)或丘陵地帶。由于萬州地區(qū)的地形多為山和丘陵，且沿江多風(fēng)、地質(zhì)多巖石、地下水位較高，因此屬于重雷區(qū)，年平均雷暴日為48.5個(gè)，近年來，更有逐年上升的趨勢，導(dǎo)致萬州電網(wǎng)受雷擊的威脅較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007—2008年，萬州地區(qū)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(shù)的79.03%. 2009-01—10，萬州地區(qū)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(shù)的85.71%. 由此可見，萬州地區(qū)的雷擊情況較為突出，已是影響萬州地區(qū)輸電設(shè)備安全運(yùn)行的主要因素之一，因此，需對(duì)如何防范雷擊進(jìn)行研究。近年來，全球氣候變化越來越頻繁，因?yàn)槲覈幱谔窖笈c亞歐大陸青藏高原的交匯處，多山區(qū)，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(duì)萬州地區(qū)輸電線路防雷裝置的研究對(duì)全國山區(qū)、丘陵多雷地區(qū)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(shù)是帶負(fù)電的，它在地面上會(huì)感應(yīng)出大量的正電荷，這樣，在帶有大量不同極性或不同數(shù)量電荷的雷云之間，或者雷云和大地之間就形成了強(qiáng)大的電場。隨著雷云的發(fā)展和運(yùn)動(dòng)，一旦空間電場強(qiáng)度超過大氣游離放電的臨界電場強(qiáng)度，就會(huì)發(fā)生云間或?qū)Υ蟮氐幕鸹ǚ烹姟?/p>

導(dǎo)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(yīng)雷過電壓；②由雷電直接擊中桿塔、避雷線或?qū)Ь€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(luò)的發(fā)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(duì)線路的損害，防止線路發(fā)生雷擊閃絡(luò)；安裝防雷裝置措施相當(dāng)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(duì)防雷裝置的探討具有重要的實(shí)用意義。雷擊瓷瓶如圖1所示。

2 各類防雷裝置的運(yùn)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(shí)用效果也不同。下面針對(duì)各種防雷裝置在萬州區(qū)域內(nèi)不同環(huán)境下的使用效果進(jìn)行探討。

萬州地處三峽庫區(qū)腹心，多山、丘陵，沿江多風(fēng)，地質(zhì)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(yùn)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(shè)裸露導(dǎo)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(shí)，避雷線還具有以下作用：①分流作用。減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位。②通過對(duì)導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓。③對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。

避雷線是輸電線路防雷保護(hù)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(jià)中所占的比重也越低，因此，110 kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路都應(yīng)全線架設(shè)避雷線。為了提高避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽效果，減小繞擊率，還應(yīng)將避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角做得小一些（110 kV和220 kV單回路線路的保護(hù)角應(yīng)小于15°，500 kV的應(yīng)小于10°；110 kV的同塔雙回（多回路）線路應(yīng)小于10°，220kV的應(yīng)小于0°）。

避雷線雖然能截獲幅值較高的強(qiáng)雷，但對(duì)于幅值較低的弱雷，避雷線對(duì)其的吸引力則不如強(qiáng)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(hù)而繞擊在導(dǎo)線上。有避雷線時(shí)，直擊雷擊線路的部位有三個(gè)，分別是雷繞過避雷線直擊在導(dǎo)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(nèi)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(dǎo)體型和半導(dǎo)體型。前者主要利用尖端在雷云電場中產(chǎn)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(shí)的電荷部分中和；后者主要利用半導(dǎo)體的限流上行先導(dǎo)的產(chǎn)生和發(fā)展來消滅上行雷，并利用半導(dǎo)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(qiáng)度，減少雷擊的概率。半導(dǎo)體型消雷器還具有導(dǎo)體型消雷器的部分中和作用和屏蔽作用，適用于易發(fā)感應(yīng)雷、反擊雷的架空線路，特別是避雷針、避雷器難以實(shí)現(xiàn)可靠防雷保護(hù)的特殊區(qū)域的電氣設(shè)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(jù)萬州地區(qū)的地形和氣象特點(diǎn)，結(jié)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(yùn)行情況，找到適合山區(qū)多雷地帶輸電線路的防雷裝置。

關(guān)鍵詞：輸電線路；雷擊；防雷裝置；絕緣體

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）15-0011-03

三峽庫區(qū)一區(qū)八縣35～220 kV的輸電線路都處于山區(qū)或丘陵地帶。由于萬州地區(qū)的地形多為山和丘陵，且沿江多風(fēng)、地質(zhì)多巖石、地下水位較高，因此屬于重雷區(qū)，年平均雷暴日為48.5個(gè)，近年來，更有逐年上升的趨勢，導(dǎo)致萬州電網(wǎng)受雷擊的威脅較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007—2008年，萬州地區(qū)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(shù)的79.03%. 2009-01—10，萬州地區(qū)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(shù)的85.71%. 由此可見，萬州地區(qū)的雷擊情況較為突出，已是影響萬州地區(qū)輸電設(shè)備安全運(yùn)行的主要因素之一，因此，需對(duì)如何防范雷擊進(jìn)行研究。近年來，全球氣候變化越來越頻繁，因?yàn)槲覈幱谔窖笈c亞歐大陸青藏高原的交匯處，多山區(qū)，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(duì)萬州地區(qū)輸電線路防雷裝置的研究對(duì)全國山區(qū)、丘陵多雷地區(qū)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(shù)是帶負(fù)電的，它在地面上會(huì)感應(yīng)出大量的正電荷，這樣，在帶有大量不同極性或不同數(shù)量電荷的雷云之間，或者雷云和大地之間就形成了強(qiáng)大的電場。隨著雷云的發(fā)展和運(yùn)動(dòng)，一旦空間電場強(qiáng)度超過大氣游離放電的臨界電場強(qiáng)度，就會(huì)發(fā)生云間或?qū)Υ蟮氐幕鸹ǚ烹姟?/p>

導(dǎo)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(yīng)雷過電壓；②由雷電直接擊中桿塔、避雷線或?qū)Ь€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(luò)的發(fā)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(duì)線路的損害，防止線路發(fā)生雷擊閃絡(luò)；安裝防雷裝置措施相當(dāng)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(duì)防雷裝置的探討具有重要的實(shí)用意義。雷擊瓷瓶如圖1所示。

2 各類防雷裝置的運(yùn)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(shí)用效果也不同。下面針對(duì)各種防雷裝置在萬州區(qū)域內(nèi)不同環(huán)境下的使用效果進(jìn)行探討。

萬州地處三峽庫區(qū)腹心，多山、丘陵，沿江多風(fēng)，地質(zhì)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(yùn)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(shè)裸露導(dǎo)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(shí)，避雷線還具有以下作用：①分流作用。減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位。②通過對(duì)導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓。③對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。

避雷線是輸電線路防雷保護(hù)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(jià)中所占的比重也越低，因此，110 kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路都應(yīng)全線架設(shè)避雷線。為了提高避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽效果，減小繞擊率，還應(yīng)將避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角做得小一些（110 kV和220 kV單回路線路的保護(hù)角應(yīng)小于15°，500 kV的應(yīng)小于10°；110 kV的同塔雙回（多回路）線路應(yīng)小于10°，220kV的應(yīng)小于0°）。

避雷線雖然能截獲幅值較高的強(qiáng)雷，但對(duì)于幅值較低的弱雷，避雷線對(duì)其的吸引力則不如強(qiáng)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(hù)而繞擊在導(dǎo)線上。有避雷線時(shí)，直擊雷擊線路的部位有三個(gè)，分別是雷繞過避雷線直擊在導(dǎo)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(nèi)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(dǎo)體型和半導(dǎo)體型。前者主要利用尖端在雷云電場中產(chǎn)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(shí)的電荷部分中和；后者主要利用半導(dǎo)體的限流上行先導(dǎo)的產(chǎn)生和發(fā)展來消滅上行雷，并利用半導(dǎo)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(qiáng)度，減少雷擊的概率。半導(dǎo)體型消雷器還具有導(dǎo)體型消雷器的部分中和作用和屏蔽作用，適用于易發(fā)感應(yīng)雷、反擊雷的架空線路，特別是避雷針、避雷器難以實(shí)現(xiàn)可靠防雷保護(hù)的特殊區(qū)域的電氣設(shè)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(jù)萬州地區(qū)的地形和氣象特點(diǎn)，結(jié)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(yùn)行情況，找到適合山區(qū)多雷地帶輸電線路的防雷裝置。

關(guān)鍵詞：輸電線路；雷擊；防雷裝置；絕緣體

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）15-0011-03

三峽庫區(qū)一區(qū)八縣35～220 kV的輸電線路都處于山區(qū)或丘陵地帶。由于萬州地區(qū)的地形多為山和丘陵，且沿江多風(fēng)、地質(zhì)多巖石、地下水位較高，因此屬于重雷區(qū)，年平均雷暴日為48.5個(gè)，近年來，更有逐年上升的趨勢，導(dǎo)致萬州電網(wǎng)受雷擊的威脅較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007—2008年，萬州地區(qū)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(shù)的79.03%. 2009-01—10，萬州地區(qū)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(shù)的85.71%. 由此可見，萬州地區(qū)的雷擊情況較為突出，已是影響萬州地區(qū)輸電設(shè)備安全運(yùn)行的主要因素之一，因此，需對(duì)如何防范雷擊進(jìn)行研究。近年來，全球氣候變化越來越頻繁，因?yàn)槲覈幱谔窖笈c亞歐大陸青藏高原的交匯處，多山區(qū)，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(duì)萬州地區(qū)輸電線路防雷裝置的研究對(duì)全國山區(qū)、丘陵多雷地區(qū)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(shù)是帶負(fù)電的，它在地面上會(huì)感應(yīng)出大量的正電荷，這樣，在帶有大量不同極性或不同數(shù)量電荷的雷云之間，或者雷云和大地之間就形成了強(qiáng)大的電場。隨著雷云的發(fā)展和運(yùn)動(dòng)，一旦空間電場強(qiáng)度超過大氣游離放電的臨界電場強(qiáng)度，就會(huì)發(fā)生云間或?qū)Υ蟮氐幕鸹ǚ烹姟?/p>

導(dǎo)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(yīng)雷過電壓；②由雷電直接擊中桿塔、避雷線或?qū)Ь€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(luò)的發(fā)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(duì)線路的損害，防止線路發(fā)生雷擊閃絡(luò)；安裝防雷裝置措施相當(dāng)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(duì)防雷裝置的探討具有重要的實(shí)用意義。雷擊瓷瓶如圖1所示。

2 各類防雷裝置的運(yùn)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(shí)用效果也不同。下面針對(duì)各種防雷裝置在萬州區(qū)域內(nèi)不同環(huán)境下的使用效果進(jìn)行探討。

萬州地處三峽庫區(qū)腹心，多山、丘陵，沿江多風(fēng)，地質(zhì)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(yùn)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(shè)裸露導(dǎo)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(shí)，避雷線還具有以下作用：①分流作用。減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位。②通過對(duì)導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓。③對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。

避雷線是輸電線路防雷保護(hù)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(jià)中所占的比重也越低，因此，110 kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路都應(yīng)全線架設(shè)避雷線。為了提高避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽效果，減小繞擊率，還應(yīng)將避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角做得小一些（110 kV和220 kV單回路線路的保護(hù)角應(yīng)小于15°，500 kV的應(yīng)小于10°；110 kV的同塔雙回（多回路）線路應(yīng)小于10°，220kV的應(yīng)小于0°）。

避雷線雖然能截獲幅值較高的強(qiáng)雷，但對(duì)于幅值較低的弱雷，避雷線對(duì)其的吸引力則不如強(qiáng)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(hù)而繞擊在導(dǎo)線上。有避雷線時(shí)，直擊雷擊線路的部位有三個(gè)，分別是雷繞過避雷線直擊在導(dǎo)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(nèi)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(dǎo)體型和半導(dǎo)體型。前者主要利用尖端在雷云電場中產(chǎn)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(shí)的電荷部分中和；后者主要利用半導(dǎo)體的限流上行先導(dǎo)的產(chǎn)生和發(fā)展來消滅上行雷，并利用半導(dǎo)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(qiáng)度，減少雷擊的概率。半導(dǎo)體型消雷器還具有導(dǎo)體型消雷器的部分中和作用和屏蔽作用，適用于易發(fā)感應(yīng)雷、反擊雷的架空線路，特別是避雷針、避雷器難以實(shí)現(xiàn)可靠防雷保護(hù)的特殊區(qū)域的電氣設(shè)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。