淺談500kv輸電線路防雷技術

摘要：輸電線路作為電力系統的重要組成部分，保證輸電線路安全可靠運行是電力部門的重要工作。雷擊故障作為影響輸電線路安全運行的重要因素之一，對輸電線路安全可靠運行造成了嚴重威脅。本文分析了雷擊電流的性質，由此提出了防雷保護的措施，供業內人士參考。

關鍵詞：500kv輸電線路;防雷

目前，隨著經濟的發展，我國的500kV超高壓輸電線路得到快速發展，500kV超高壓輸電線路中一般情況下都需要沿線布置避雷防護裝置。因為500kV超高壓輸電線路的架設區域多為遠離城市居民區或農村密集地的地點，即多為空曠的平原、山嶺等人煙稀少地帶，相比于人員集中區，這些人員稀少地帶的氣候、地形都非常復雜多變，由此大大增加了輸電線路被雷擊的概率，從而導致線路的跳閘以及閃絡放電等事故，這對500kV超高壓輸電線路的安全穩定運行造成嚴重的影響。因此如何保證500kV超高壓輸電線路的安全可靠的運行，是超高壓輸電線路防雷研究的一個重點。

一、500kV超高壓輸電線路中的雷電流

雷電流是指雷擊于接地良好的目標時泄入大地的電流。雷電流的幅值一般都是在桿上或者避雷針上用磁鋼棒測出的。

雷電流的幅值Im與當地氣象條件有關，不是一個固定值，只有通過大量實際測量，通過統計等科學手段才能正確估算當地雷電流概率分布規律。根據我國許多地區雷電流的實測數據表明：雷電流發生的波頭時間與雷電流幅值成同樣的趨勢，和桿塔高度無明顯關系，因此在輸電線路雷電設計中，我國大部分地區的雷電流概率分布可用式（1）進行估算：（1）式中：Im表示的就是雷電流的幅值，單位為kA;P表示的就是雷電發生區大于雷電流幅值Im的概率。

二、500kv輸電線路易擊區

根據我國500kV輸電線路大量運行實測表明，500kV超高壓電網遭受雷擊的事故主要與以下四個因素有關：輸電線路雷電流強度;線路是否擁有架空地線;超高壓線路絕緣子的50%放電電壓大小;桿塔的接地電阻是否滿足設計要求。由于超高壓輸電線路的路徑走勢變化復雜，在輸電線路的某些地段線路往往容易遭受雷擊，這些地段在防雷設計中通常被稱為線路的“易擊區”，也是防雷設計的重點對象。

三、雷電對500kV超高壓輸電線路的危害

就目前來說，雷電對500kV超高壓輸電線路的產生的主要危害以下2個方面

3.1雷電反擊危害

雷擊反擊使得500kV超高壓輸電線路產生跳閘事故，也就是直擊雷現象。因為輸電線路中的電線桿、電線塔或避雷裝置遭受雷擊之后，會產生很大的雷電電流從而擊穿大地，同時輸電線路的電線桿塔的接地電阻不能滿足設計規范，就會使得接地電壓幅值瞬間增大，由此會在線路中產生更大的感應電壓，形成雷電反擊事故，該事故的危害很大，產生的瞬間放電電壓高達幾萬到幾百萬伏，電流也隨之升高到幾十萬安，如此高的電流會把在雷電反擊的范圍內所有事物給融化或灼傷。500kV超高壓輸電線路多在輸電線塔頂附近的裝備或是避雷針上發生雷電反擊現象，造成多相或單相形式的瓷瓶閃絡，最終使得輸電線路跳閘。

3.2雷電繞擊危害

500kV超高壓輸電線路在安裝避雷針之后就可以有效的避免雷電反擊現象，從而可以安全穩定的進行傳輸電能。但是，雷電仍然會繞過避雷針直接擊打在導線上，由此產生輸電線路的雷電繞擊。雷電繞擊現象多發生在輸電線路周圍空曠或是線路配置復雜的地區。雷電反擊一般會在迎著雷電云的一面造成線路的邊相瓷瓶串閃絡，也可能會從導線的兩旁釋放超高的雷電流而造成瓷瓶串閃絡;另外，還有可能雷電反擊產生的超高電流繞擊在導線的一側從而造成瓷瓶串閃絡，因為此時的雷電流超高，那么經由輸電線塔傳入大地時就會產生很大電位差，所以就會造成瓷瓶閃絡。

四、500kV超高壓輸電線路運行中的防雷措施

綜合以上雷電的危害，我們需要綜合考慮各項因素來選擇500kV超高壓輸電線路的避雷措施，一般情況下根據本地的線路特點，主要考慮當地的線路的運行方式及重要意義、地形的特點及地質電阻率，還有當地的雷電活動情況，在通過科學有效的鑒定技術，制定適宜的防雷保護措施。

4.1選取合理的輸電線路路徑

雷擊現象的出現，就有其必然存在的原因，所以產生了很多雷擊區，在選擇輸電線路的路徑時盡量避免經過雷擊區，就會減少很多的雷擊危害。容易造成雷擊危害的雷擊區主要有：地下水位高易導電或是地下含有易導電礦物質的區域;在山口峽谷地帶的順風區或山區的多風地帶等雷暴走廊區;山丘頂部或植被長勢良好的向陽區等。

4.2安裝防繞擊預放電避雷針

防繞擊預放電避雷針具有一般側針所沒有的技術特點，防繞擊預放電避雷針比傳統避雷針放電提前，它能將動態雷閃所產生的高頻脈沖電壓重復不間斷的送達針尖，以觸發針尖空氣電離提前放電，擊穿空氣介質，形成向上先導，在空中與雷云所產生的下行先導閃接，達到防繞擊的目的。

4.3架空避雷線

目前使用最為廣泛的防雷設備就是避雷線，是因為避雷線同時可以實現避免導線被雷電的直擊以及線路的耦合、分流和屏蔽作用，且其防雷效果非常好。避雷線的分流作用指的是通過降低流過輸電線塔的雷電流從而縮減塔頂與大地之間的電位差，以降低雷擊危害。避雷線的耦合作用就是把線路中的導線耦合起來，降低線路中絕緣子的電壓。避雷線的屏蔽作用則是直接通過屏蔽導線來降低導線上的感應過電壓。架空避雷線是500kV超高壓輸電線路防雷的主要方法之一，該措施可以有效預防線路的雷電直擊現象。不過該措施實現過程中需要投入大量的資金來建設避雷線架設架，且架設好的避雷線預防雷電繞擊的效果并不理想。

4.4架設耦合地線

耦合地線就是在輸電導線的下方或周圍增設一條地線，一般是在接地電阻無法降低雷電流時才使用該措施。六合·耦合地線可以有效的分流雷電流，同時可以把絕緣子串兩端產生的感應電壓和反擊電壓之間的分量降低下來。由耦合原理可知，該方法可以減少雷擊線路的跳閘事故。

4.5降低鐵塔接地電阻

500kV超高壓輸電線路的耐雷擊水平和防雷擊跳閘情況是我們進行防雷保護主要考慮問題，而我們經常使用的措施則為降低輸電線塔的接地電阻，那么怎樣才能實現該措施呢？目前，我們用來降低輸電線塔接地電阻的方法主要有：①在接地電阻上使用降阻劑。可以在規模小、面積小、接地網集中的地區使用該措施來降低接地電阻，屬于普遍推廣的方法之一。②使用爆破接地技術。該措施就是使用先進的爆破技術把地面破裂，再把電阻率較低的材料用壓力機壓入裂縫中，從而降低土質的導電性。③增加水平方向接地電阻的長度。水平接地電阻的長度越長發揮的電感效應就越大，其長度為55m左右時，電阻率是500Ω/m，而長度達到80m時，則電阻率上升為2000Ω/m。所以，當水平接地電阻的長度增加到一定值時，電阻的沖擊系數就會下降到一個穩定值。

4.6安裝自動重合閘裝置

電網供電系統的自動跳閘是實現自我保護的方式之一，在系統完成自動跳閘之后故障一般就會消除。500kV超高壓輸電線路在遭受雷擊之后會自跳閘消除線路上產生的閃絡放電故障，避免了長期故障的產生。

五、結語

在500kV輸電線路設計運行中，合理地選擇線路、架空避雷線、避雷器等防雷措施可以有效的防止雷電的輸電線路的破壞，提高整個輸電線路的供電可靠性與經濟性。

參考文獻：

[1]索春梅.500kV同桿多回線路雷電反擊性能的研究[碩士論文].東北電力大學，2007.

[2]張殿生主編.電力工程超高壓送電線路設計手冊[M].中國電力出版社，2003.

[3]宋平.500kV"輸電線路實際運行中的防雷技術策略[J].電子技術與軟件工程，2013，19：117～118.