架空電力線路的防雷保護研究

摘 要：雷電屬于一種自然大氣放電現象，一旦這種放電襲擊到電力設備，將會嚴重損毀電力設備，甚至引發火災。為更好保護架空輸電線路，使其免受雷電損壞，文章分析了雷電的形成、特征及危害，并基于架空輸電線路特點，提出了相應防雷措施，以供同行參考。

關鍵詞：雷電；特征；危害；架空線路；防雷措施

前言

雷電主要產生于積雨云中，積雨云某些云團帶正電荷，某些云團帶負電荷，這些正負電荷會對大地產生靜電感應，這樣地表物體便會產生異性電荷。當這些電荷積聚到一定程度時，云團與云團間電場強度以及云團與大地間電場強度便可把空氣擊穿，開始放電，產生閃電與巨響，同時形成很大的雷電流，這就是我們通常所說的雷電。在自然界產生雷電后，通常也會伴隨有一些強對流天氣，如陣雨、大風、冰雹等，這些現象都會對架空電流線路產生嚴重破壞。

1 雷電的特征及雷害事故的形成

1.1 雷電的特征

雷電活動最活躍的季節一般為夏季，最少季節通常為冬季。并且隨著地域的不同，雷電活動的多少也會不同，一般來說，地球赤道附近雷電最活躍，隨緯度的逐步升高雷電也會逐步減少，極地幾乎無雷電。在自然界發生雷電后，當雷電放電通道到達距地面較近的空中時，雷電電場便易受地面高尖頂建筑物影響發生畸變。如地面上的樹立的高鐵塔，這些鐵塔尖頂電場強度通常較大，這些鐵塔必然會先吸引雷電先驅，這也就是這些高聳物體為什么易遭受雷擊的原因，同樣，電力架空輸電線路也是易受雷電襲擊的對象。

1.2 架空線雷害事故的形成

架空線路發生雷害事故，一般需經歷四個階段：（1）雷電過電壓作用于輸電線路；（2）輸電線路出現閃絡現象；（3）輸電線路由沖擊閃絡突變為工頻電壓；（4）引發線路發生跳閘，中斷正常供電。通過仔細分析雷害事故形成過程，我們可有針對性的采取相應措施來進行防雷保護，可建立“四道防線”進行防雷：防直擊、放閃絡、防建弧、防停電。防直擊顧名思義就是使輸電線路不受雷直擊，可采用沿輸電線路加裝避雷器的方式防雷；防閃絡主要指當雷接觸到輸電線路后，線路絕緣不發生閃絡，可強化線路絕緣，使桿塔的接地電阻減小；防建弧，也就是當輸電線路出現閃絡后，不讓其建立工頻電弧，可通過在系統中引入消弧線圈接地或把避雷器加裝于輸電線路等方式防止；防停電，就是當輸電線路形成工頻電弧后，不讓電能供應中斷，可通過在輸電系統中裝設自動重合閘等方式實現。

2 避雷措施

2.1 架設避雷線

輸電線路進行防雷保護，最基本最有效的措施之一就是架設避雷線。架設的避雷線不但能有效防止雷直擊導線，而且還具有下列作用：

（1）分流，使流經桿塔的雷電流變小，減小塔頂電位。

（2）可對導線產生耦合作用，降低線路絕緣子兩端電壓。

（3）可起到屏蔽導線的作用，使導線上的感應過電壓變小。

一般，隨著線路輸電電壓的升高，越易采用避雷線防雷。按照相關標準，當輸電線路電壓等級大于等于220kV時，應全線都架設避雷線，對于110kV輸電線路也應全線架設避雷線，35kV輸電線路無需全線架設避雷線，通常對于變電所進線段，應按要求架設1km之2km避雷線，另外，還應按照相關要求把塔桿接地工作做好。

為使避雷線能更好的屏蔽導線，降低雷電繞擊率，應盡量減小避雷線對邊導線的保護角，可把該角度控制在20°與30°之間。

此外，為防止部分不法分子破壞避雷線，同時降低避雷線接地電阻，應在每基桿塔處對避雷線進行接地處理。

2.2 降低桿塔接地電阻

在架設避雷線時，通過把桿塔接地電阻降低，可相對減小雷擊桿塔時產生的電位升高量。通常對于有避雷線的架空線路，在雷季時每基桿塔的工頻接地電阻應小于表1所列數值。

2.3 采用中性點非有效接地方式

可采用中性點經消弧線圈的方式進行接地，這樣可自動消除大多數雷擊引發的單相接地故障，更好地防止系統發生相間短路現象與跳閘現象。而對于兩相或三相產生落雷時，先對地閃絡的一相可充當一條避雷線，這樣可進一步分流并可加強對未閃絡相的耦合，降低未閃絡相絕緣電壓，可使線路具有更好的耐雷性。

2.4 加強線路絕緣

當輸電線路跨河、垮路時，需應用大跨越高桿塔，這種桿塔更易落雷。高塔落雷塔頂會產生高電位，會形成較大的感應過電壓，同時會增大線路受繞擊概率。為使線路絕緣性更好，讓線路盡量少跳閘。我們已陸續用高絕緣性能的合成絕緣子來充當35kV輸電線路的絕緣子。同時，為進一步降低35kV及6kV配電線路雷擊跳閘率，人們選用了具有高沖擊閃絡電壓的瓷橫擔，來架設配電線路。

2.5 裝設自動重合閘裝置

線路絕緣通常具有一定自恢復性，很多雷擊事故引發的閃絡事故，線路跳閘后可自行消除。在輸電系統中裝設自動重合閘裝置，可很好地降低線路雷擊事故率。據有關部門統計，國內110kV線路及以上高壓線路有75%至95%的線路可成功重合閘，電壓等級為35kV與小于35kV的輸電線路有50%至80%的線路可成功重合閘。因此，可通過對架空輸電線路裝設自動重合閘裝置，來降低輸電線路雷擊事故率。

2.6 安裝線路避雷器

有時雖然在全線架設了避雷線，也很難完全防止架空線發生過電壓。當輸電線路裝設線路避雷器后，若雷擊電壓比避雷器的保護水平大時，便會引發避雷器動作，可創造一低阻抗通路給雷電流，讓雷電流自動泄放到大地中，這樣可有效限制電壓升高，使線路設備更安全。

當前，我們在電壓等級為35kV與6kV的配電線路中，大多裝設了避雷器，對部分35kV聯絡線路出口處還裝設了放電間隙，有效防止了雷擊事故的發生。

3 結束語

總之，架空輸電線路的防雷保護屬于一項系統工程，在工程設計階段就應仔細分析，充分考慮本地實際情況，引入切實可行的防雷方案，選用高可靠性的防雷設備，同時在架設輸電線路時，也應重視裝設一些防雷保護措施，只有這樣全方位防雷，才能更好保護架空輸電線路，使其免受雷電損壞，才能提高電力系統供電的連續性、可靠性。

參考文獻

[1]李海璇，吳漢斌，柴小亮.架空電力線路防雷保護技術應用分析[J].電子世界，2012（22）.

[2]馬雪梅.淺析架空電力線路防雷與接地[J].中國新技術新產品，2015（17）.

[3]孫金伯.3～35kV架空線路的防雷保護[J]中國設備工程，2005（06）.

[4]阮勇.架空輸電線路復合絕緣子并聯間隙的防雷保護研究[J].中國電力教育，2013（36）.

作者簡介：劉佳琦（1991-），男，遼寧省康平縣，單位：大慶油田有限責任公司第二采油廠，崗位：配電線路工，學歷：本科。