架空線路遭雷擊原因及防雷措施

周新 孫廣紅

摘要：在電力建設中，雷擊引起的架空輸電線路跳閘故障也日益增多，不僅影響設備的正常運行，而且極大地影響了日常的生產、生活。為了減少架空輸電線路的雷擊故障，應取用各種綜合防雷措施。本文對架空線路遭受雷擊的原因進行了分析，并在次基礎上探討了防雷措施。

關鍵詞：架空線路；雷擊；原因；措施

1雷害的形式

為了防止電氣設備遭雷擊而發生事故，通過對雷擊區的確定，進而對架空輸電線路采取針對性的防護措施，使其免遭雷擊，或擊而不閃，閃而不弧，從而保證電氣設備的安全和穩定的供電。由雷擊造成的事故稱為雷害事故，雷擊引起線路閃絡，一般有兩種形式。

1.1反擊

雷電擊在桿塔或避雷線上，此時作用在線路絕緣上的電壓達到或超過其沖擊放電電壓，則發生自桿塔到導線的線路絕緣反擊，其電壓等于桿塔與導線間的電位差。雷擊在桿塔時，最初幾乎全部電流都流經桿塔及其接地裝置，隨著時間的推移，相鄰桿塔參與雷電流泄放入地的作用愈來愈大，從而使被擊桿塔電位降低。為此，除了要求提高架空輸電線路的絕緣水平外，還應降低線路架空地線接地電阻。

1.2繞擊

雷電直接擊在相線上。電擊的概率與雷電在架空線路上的定向和迎面先導的發展有關，若迎面先導自導線向上發展，就將發生繞擊。繞擊一般與導線的數目和分布、鄰近線路的存在、導線在擋距中的弛度及其他幾何因素等都有關系。為此.要求加強線路絕緣，降低桿塔的接地電阻，重雷區的線路需架設藕合地線等。對于35kV無架空地線的線路，雷擊概率很高。當雷電流相當大時，則雷擊電壓過高，就近通過支持絕緣子對地放電，形成閃絡，嚴重時會引起線路斷線、絕緣子擊穿等故障。

2架空線路遭雷擊原因及防雷指標

2.1線路遭雷擊原因

（1）安全技術措施嚴重不足。相當部分配電線路設備未能按設計規范要求裝設相應的防雷裝置；同時還有部分10kV配電線路設備的設計未考慮防雷的安全技術措施或未根據地區特點采取相應的防雷安全技術措施，甚至部分避雷器采用閥式避雷器。（2）桿塔存在隱患。某些主網線路中水泥桿通過內部鋼芯接地的，一旦雷電流通過桿內部鋼芯，即容易引起水泥桿爆裂，尤其是那些運行后表面有裂紋風化嚴重的水泥桿，是目前防雷存在的嚴重隱患之一。（3）架空地線存在的問題。某些線路保護角偏大對繞擊不利。比如在湖北某些多雷區，就不滿足規程規定的220kV輸電線路雙避雷線保護角不大于20°的防雷要求。（4）多雷區使用普通型合成絕緣子的問題還比較突出。目前，很多地方在絕緣子的選型使用上，還主要考慮合成絕緣子維護和檢測工作量極小，因此主網線路在多雷區仍采用很多普通型合成絕緣子。由于合成絕緣子兩端均壓環短接了部分空氣間隙，使其耐雷水平比同樣安裝高度的瓷絕緣子偏低。根據規程要求，在雷擊多發區域，不宜使用合成絕緣子。其主要原因是，以前采用裸導線，線路上加裝避雷器比較方便，在容易遭雷擊的地方加裝了避雷器；而采用絕緣線后，除了在配電變壓器和聯絡斷路器兩側隔離開關處裝了避雷器外其他部位因絕緣導線無裸露部分，不剝離絕緣層無法安裝避雷器，導致線路防雷能力下降。

2.2防雷指標

輸電線路防雷性能的優劣，在工程上主要用耐雷水平和雷擊跳閘率這兩個指標來衡量。耐雷水平是指線路遭受雷擊時所能耐受的不致引起絕緣閃絡的最大雷電流幅值，它是表征線路耐雷性能的一個基本參數。為保證輸電線路運行安全，當線路經過一般土壤電阻率地區時，裝設地線的500kV線路耐雷水平一般不低于125～175kV，大跨越檔的耐雷水平只規定雷擊檔中央的情況，大跨越檔中央和發電廠、變電所進線保護段耐雷水平不低于175kV。雷擊跳閘率是指折算到年雷電日數為40的標準條件下，每100km線路每年因雷擊引起的線路跳閘次數，雷擊跳閘率是衡量線路防雷性能的綜合性指標（為了表征雷電活動頻度，采用年平均雷暴日作為計量單位。一天內只有聽到一次雷聲，就記為一個雷暴日。由于各年變化較大，所以要采用多年平均值）。

3架空線路的防雷措施

3.1架設避雷線

架設避雷線是輸電線路防雷保護的最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導線，同時還具有分流作用以減小流經桿塔的雷電流，降低塔頂電位；通過對導線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓；對導線的屏蔽作用還可以降低導線上的感應過電壓。通常來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好，而且避雷線在線路造價中所占的比重也愈低。規程規定，220kV及以上電壓等級的輸電線路應全線架設避雷線，110kV線路一般也應全線架設避雷線。同時，為了提高避雷線對導線的屏蔽效果，減小繞擊率。避雷線對邊導線的保護角應做得小一些，一般采用20°～30°。220kV及330kV雙避雷線線路應做到20°左右。500kV及以上的超高壓、特高壓線路都架設雙避雷線，保護角在15°及以下。山區宜采用較小的保護角。桿塔上兩根地線間的距離，不應超過導線與地線間垂直距離的5倍。

3.2降低桿塔接地電阻

為了輸電線路防雷的可靠，每一根桿塔一般都應敷設接地裝置，并與地線牢固連接，以使擊中地線或塔頂的雷電流通過較低的接地電阻泄入大地。降低桿塔沖擊接地電阻是提高線路耐雷水平和降低雷擊跳閘率最有效也是最經濟的方法

3.3架設耦合地線

在降低桿塔接地電阻有困難時，可采用架設耦合地線的措施，即在導線下方再架設一條地線。它的作用主要有兩個方面：一是加強避雷線與導線間的耦合，使線路絕緣上的過電壓降低；二是增加了對雷電流的分流作用。運行經驗表明，耦合地線對減小雷擊跳閘率的效果是顯著的，尤其是山區的輸電線路其效果更為明顯

4結束語

輸電線路防雷設計的目的是提高線路的防雷性能，降低線路的雷擊跳閘率。在確定線路防雷的方式時，應綜合考慮系統的運行方式，線路的電壓等級和重要程度、線路經過地區雷電活動的強弱、地形地貌特點、土壤電阻率的高低等自然條件，參考當地原有線路的運行經驗，根據技術經濟比較的結果，采取合理的措施。

參考文獻：

[1]楊敏.配網架空線路防雷措施.科技創新與應用，2018.32.122-123.

[2]劉國旗.由一起10kV架空線路遭雷擊斷線事故說起.電世界，2012，53.06.44.

（作者單位：國網河北省電力有限公司保定供電分公司）