高壓輸電線路綜合防雷措施的研究與應用

韋文榜

（國網湖南省電力公司永州供電分公司 湖南永州 425000）

高壓輸電線路綜合防雷措施的研究與應用

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電力系統的運行情況對國家發展與社會安定等有著重要影響。高壓輸電線路是我國電力系統的重要組成部分，其安全運行直接關系到電網的正常工作。高壓輸電線路處于野外，易因雷電引起的不安全事故，影響電網的正常工作。本文將分析高壓輸電線路存在的主要雷電隱患，并研究其綜合防雷措施。

高壓；輸電線路；綜合；防雷措施；研究；應用

1 引言

當前，人們的生活早已與電力密不可分，高壓輸電線路作為電力輸送的重要基礎設施，確保其穩定運行十分必要。但是，由于高壓輸電線路所處地形復雜多變，雷雨季節容易遭受雷擊，嚴重影響高壓輸電線路供電質量，給人們的生活帶來不便。

2 高壓輸電線路存在的主要雷電隱患

由于地形環境等因素影響，輸電線路雷擊跳閘率較高，一旦跳閘就會影響輸電線路的正常工作。現階段，人們對電力的需求不斷增加，雷擊事件卻又時有發生，必然會給人們的生活帶來較大的影響。對此，必須加強對高壓輸電線路的防雷措施綜合研究，有效控制安全隱患，確保高壓輸電線路的正常運行。

2.1 輸電桿塔接地安全問題

電力系統雷擊故障主要是因為雷云放電導致的過電壓通過線路桿塔建立放電通道，導致線路絕緣擊穿，這種過電壓也稱為大氣過電壓，可分為直擊雷過電壓和感應雷過電壓。雷擊和接地裝置的完好性有直接的關系，降低桿塔接地電阻可以有效提升輸電線路的防雷水平。

2.2 絕緣配置不足配置使用問題

高壓輸電線路的配置問題也是高壓輸電線路存在安全隱患的重要原因。絕緣配置是高壓輸電線路中的重要裝置，主要作用在于防止出現電流回流的情況，一旦絕緣配置不能起到其應有的作用，會導致高壓輸電線路發生跳閘情況，出現安全隱患。一旦絕緣配置脫落，或高壓輸電線路直接裸露在外，就會是高壓輸電線路易遭受雷擊，造成更大的安全隱患，由于絕緣配置脫離或線路長期裸露在外，會使線路老化，一旦發生雷擊也會給高壓輸電線路造成安全隱患。

2.3 避雷線的局限性

反擊雷過電壓是輸電桿塔在進行設計時，忽略了保護角的影響，導致輸電桿塔的防雷保護角不能實現實際的防雷要求，造成線路閃絡的次數增加，影響整個輸電線路的安全工作。基于此，避雷線是高壓輸電線路中的重要防雷手段，能夠有效減少高壓輸電線路的雷擊現象，降低高壓輸電線路的安全隱患。但是，避雷線的應用具有局限性，其不能確保所有高壓輸電線路都能夠避開雷擊，雷擊事件依舊時有發生。

3 高壓輸電線路綜合防雷措施

3.1 合理選擇路徑

在選擇線路前，應該對輸電線路通道的土壤電阻率、雷電活動和地質地貌等進行充分地實地考察，力爭在前期規劃和圖紙設計時就盡量避開容易遭受雷擊的地區。對于輸電線路通道必須要經過的易受雷擊地段，一定要加強防雷保護和絕緣保護。

3.2 架設避雷線

架設避雷線可以分流減小桿塔頂端的電位、與導線耦合降低絕緣子兩端的電位差以及對導線屏蔽降低導線感應過電壓。避雷線對于輸電線路的保護是最有效和最基本的措施，避雷線能防止雷電直擊導線，同時還具有分流作用，用來減少流經塔桿的雷擊電流。在電力傳輸中，桿塔、輸電線與避雷線結構如圖1所示。

圖1（a）是貓頭鷹式，輸電線為三角形排列，圖1（b）是羊角形式，輸電線為水平排列。圖1（a）、圖1（b）中序號標記相同，圖1中，b為保護角；r為避雷線到輸電線弧形半徑；h為避雷線到輸電線高度；x為避雷線到輸電線水平距離。

圖1 常見的兩種高壓輸電線與鐵塔型結構圖

以220kV輸電線為例，該電壓等級一般采用雙避雷線，避雷線對導線的防護范圍由保護角b確定。根據保護角為直角三角形的特點，避雷線環形保護范圍及相互參數可用下面計算式確定

現舉實例說明：在220kV輸電線中，按常規布局，兩根避雷線1、2間距離是5.5m，線間距離是5m，避雷線與輸電線垂直高度h取5m，保護角取25°，經tanb正切值查證為0.4663，由此可以計算出輸電線可偏移外支距離x的長度為：

因為線間距離、地線與導線距離和保護角等都相應知曉，故此x數值的計算式和計算結果則有特殊意義，它使在設計安裝時有參考和遵守依據。否則，在工作中很容易馬虎忽略，而一旦超出此數據，即偏移、支出過多，便在避雷線保護角外了，將會加重雷擊過電壓，增加跳閘次數等，所以，實施中需充分注意。按照以上圖示和數據下料、焊接和施工，其防雷工作是有可靠保證的。

3.3 降低桿塔接地電阻

對于所有等級線路，耐雷水平與接地電阻成反比。土壤電阻率在100～300Ω·m，采用自然接地和人工接地均可，這極大地降低了跳閘率；土壤電阻率大于2000Ω·m，可采用特殊接地裝置或延長接地裝置。降低接地電阻的方法有使用降阻劑、采外引接地和伸長水平接地體等，其中使用降阻劑是一種常用有效的方法。

3.4 架設耦合地線

當降低接地電阻很難實現時，可以通過在導線底部架設耦合地線措施提高防雷性能。同時它與導線、避雷線的耦合會使得兩端電壓降低，從而提高了防雷性能。同時，耦合地線進一步降低塔頂電位。

3.5 采用自動重合閘裝置

永久性的絕緣損傷大部分情況下，都不會是因為雷電沖擊閃絡造成的，因為空氣絕緣水平可以迅速恢復。因此，采用自動重合閘裝置對提升供電可靠性和及時恢復供電有十分積極的作用。國內線路重合閘成功率110kV及以上最高達90%，35kV及以下達75%。

4 輸電線路防雷的新技術

4.1 同塔雙回線路采用差絕緣防雷

研究發現可以使用差絕緣的方式來提高雷擊情況下的供電可靠性。差絕緣就是在同一條件下，絕緣子較少的回路首先發生閃絡。閃絡后，導線與完好的線路相互耦合，會對耐雷水平有所提升，從而保證了供電的可靠性。兩回輸電線絕緣子串片數的差異應根據各方面技術經濟比較來決定，一般提倡兩回輸電線路的絕緣水平差異為1.73倍的相電壓峰值。

4.2 線路避雷器防雷保護

架設避雷線并不可以完全將繞擊率降到0，另外可能會導致在特別大的雷電過壓情況下，反擊發生的概率也非常大。在一些難以實現降低接地電阻的地方，當一般的防雷保護難以滿足要求時，可以考慮安裝線路避雷器的方法來防雷，并能使建弧率減為零，從根本上降低雷擊跳閘率。當雷擊避雷線或導線，避雷器動作將雷電流通過導線傳播到相鄰的鐵塔上。

4.3 半導體消雷器

半導體消雷器也是近年來最新研制的防雷手段，它不僅能降低雷電流的幅值，而且在一定程度上可以減小陡度，其是由5～19根半導體針組成。

4.4 可控放電避雷針

可控放電避雷針具有較大引雷能力和較大的保護角，能夠有效降低輸電線繞擊率等優勢，所以值得廣泛應用于高壓輸電路防雷。同時，可控放電避雷針還具有放電電流幅值小、陡度低的特征。

5 結束語

高壓輸電線路是電力系統的重要組成部分，是電力傳輸的重要載體。受到地形環境等因素的影響，高壓輸電線路始終遭受著雷擊的威脅，因此，必須強化高壓輸電線路的綜合防雷措施，通過采取不同的綜合防雷措施，降低或消除雷擊給高壓輸電線路帶來的安全隱患，從而確保高壓輸電線路能夠安全可靠的運行，為國民經濟中電網經濟的持續健康發展奠定基礎。

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TM863

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1004-7344（2016）04-0107-02

2016-1-25

韋文榜（1988-），男，助理工程師，本科，主要從事輸電線路運維檢修工作。