高壓輸電線路的防雷技術措施綜述

摘要：本文概述了減小避雷線保護角、降低桿塔接地電阻、安裝線路避雷器、架設耦合地線、并聯間隙和加裝各種型式避雷針等高壓輸電線路的防雷技術措施，旨在科學全面地指導高壓輸電線路的防雷工作。

關鍵字：輸電線路;防雷技術;接地電阻;避雷器

高壓輸電線路的安全性和可靠性對于保證電力系統的穩定運行具有至關重要的作用。然而，絕大多數110kV及以上電壓等級的高壓架空輸電線路每年都要經受雷電考驗，由此產生的雷擊跳閘問題十分突出。隨著電網擴張速度不斷加快，雷擊事故逐年上升。如何有效掌握輸電線路的防雷技術成為電網輸電運行維護人員關注的重點，本文梳理總結了高壓輸電線路各類防雷技術措施，以助于科學、全面指導高壓輸電線路的防雷工作。

1 減小避雷線保護角

減小避雷線保護角是適當的方法減小避雷線的保護角從而提高避雷線對導線的屏蔽性能，減小導線受繞擊的概率，進而有效降低輸電線路繞擊跳閘率的一種輸電線路防雷技術。主要分為：（1）保持避雷線和導線的高度不變，減小它們之間的水平側向距離，使保護角減小;（2）保持避雷線高度不變（即保持桿塔結構高度不變），通過增加絕緣子片數，降低導線掛線點高度來減小保護角;（3）保持導線高度不變，通過增加避雷線的高度（即增加桿塔結構高度）來減小保護角。

2 降低桿塔接地電阻

降低桿塔接地電阻技術是通過降低桿塔的沖擊接地電阻來提高輸電線路反擊耐雷水平的一種輸電線路防雷技術。傳統的降低桿塔接地電阻的方法主要分為物理降阻和化學降阻。物理降阻包括更換接地電極周圍土壤、延長接地電極、深埋接地電極、使用復合接地體等;化學降阻主要是指在接地電極周圍敷設降阻劑，通過降低土壤電阻率來達到降低接地電阻的目的。特別是對于山區、高土壤電阻率地區，如何有效地降低接地裝置的接地電阻值，如何用較少的投資獲得較好的降阻效果，目前仍然是電力系統面臨的主要技術難題。

3 安裝線路避雷器

安裝線路避雷器是通過在線路上安裝線路避雷器裝置，將其與線路絕緣子串并聯，提高安裝處線路的繞擊和反擊耐雷水平，并有效保護絕緣子不閃絡，從而降低雷擊跳閘率的一種防雷技術。線路避雷器可以同時提高安裝處線路段的繞擊和反擊耐雷水平，降低安裝處桿塔的雷擊跳閘率，從而減少線路的非計劃停電時間，提高供電可靠性。相比于其他的防雷措施，線路避雷器保護原理優越，運行效果明顯，但是由于其保護范圍小，通常只能保護該桿塔兩側一個檔距。若在線路上安裝數量較多的線路避雷器，其價格相對較高，經濟性差。因此，要進行技術經濟比較，經濟、合理、有效地安裝線路避雷器。

4 架設耦合地線

架設耦合地線是在降低桿塔接地電阻有困難的時候，在導線下方加設一條接地線，以提高線路的反擊耐雷水平，降低反擊跳閘率的防雷技術，一般應用在接地電阻較高的線路。架設耦合地線提高線路反擊耐雷水平的機理包括兩個方面，一方面耦合地線可以增加導線和地線之間的耦合作用，雷擊塔頂時在導線上產生更高的感應電壓，從而減小絕緣子串承受的沖擊電壓;另一方面耦合地線可以降低桿塔的分流系數，特別是在接地電阻較高時，可使雷電流易于通過鄰近桿塔的接地裝置散流，從而降低塔頂電位。架設在線路兩側的耦合地線即側面耦合地線，位于導線兩側，有效地增加了地線的屏蔽作用，對線路防繞擊有較好的作用。

5 并聯間隙

輸電線路并聯間隙技術是利用在絕緣子串兩端并聯一對金屬電極構成間隙，使雷擊線路時閃絡發生在該間隙處，從而保護絕緣子串免受電弧灼燒的一種輸電線路防雷技術。并聯間隙及其電極合稱并聯間隙裝置，又稱招弧角或引弧用。根據絕緣子種類不同，并聯間隙裝置分為瓷和玻璃絕緣子用并聯間隙裝置和復合絕緣子用并聯間隙裝置。輸電線路并聯間隙技術原理簡單、安裝方便、經濟性能優良，是對現有防雷保護技術的有力補充。相對于降低桿塔接地電阻、減小避雷線保護角、架設稱合地線、安裝線路型避雷器等“堵塞型”防雷技術來說，輸電線路并聯間隙技術屬于“疏導型”防雷技術，即對于線路無法耐受的雷擊，使閃絡在預定的并聯間隙處發生，并疏導工頻電弧，有效保護絕緣子。

6 加裝避雷針

加裝避雷針技術是一種利用避雷針較強的引雷能力，減小導線遭受雷擊的概率降低線路繞擊跳閘率的防雷技術，目前有兩種技術手段：（1）避雷線水平側針技術，通過在避雷線上安裝水平短針，以增強避雷線對弱雷的吸引能力，增加避雷線的保護范圍而達到降低輸電線路繞擊率。（2）可控放電避雷針：安裝在輸電線路頂部的具有一種特殊結構的避雷針裝置，由主針、動態環、儲能元件、接地引下線等組成，其中，主針、動態環分別通過非線性電阻和儲能元件與地絕緣，針頭電位處于浮動狀態，當雷云來臨時，儲能裝置通過感應雷云電場進行儲能，當超過設定的臨界值時儲能裝置向主針本體放電，使主針電位發生瞬時改變，此時動態環電位仍保持不變，從而使主針針頭電場發生瞬時畸變，以期誘發上行先導，欄截雷電下行先導，保護被保護物體免遭雷擊，并限制雷擊電流。

目前，衡量輸電線路防雷性能的指標主要包括：（1）雷擊輸電線路的跳閘率，即每年每百公里線路雷擊導致的線路跳間次數;（2）輸電線路的耐雷水平，即雷擊線路時引起絕緣子串閃絡時的最小雷電流幅值。高壓輸電線路的雷擊跳閘率受雷電活動頻率影響比較大，不同的地區，雷電活動的強度不一樣，線路跳閘率不一樣。同一線路，所處的地理位置不同，雷擊跳閘率的分布也有差別，因此應結合當地雷擊水平，綜合考慮部署防雷技術措施，從根本上限制雷擊高壓輸電線路跳閘故障。

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作者信息：張帆，1992年01月生，男（漢族），山西忻州人，主要從事繼電保護工作

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