電力架空線路防雷的措施探討

王旭晨

摘要：長期以來，雷擊引起的輸電線路跳閘對電網安全穩定運行構成了較大的威脅，迫切需要提高輸電線路抵御雷電的能力，降低雷電造成的損失和影響。文章介紹了雷擊的種類，分析了輸電線路遭受雷擊的主要原因，并提出了防雷措施。

關鍵詞：輸電線路;雷擊;防雷

在現代生活中，雷電以其巨大的破壞力給人類、社會帶來了慘重的災難。據不完全統計，我國每年因雷擊造成的財產損失高達上百億元。輸電線路是地面上最大的人造引雷物體，作為國民經濟重要支柱的電力系統，長期以來雷擊引起的輸電線路跳閘對電網安全穩定運行構成了較大的威脅。據電網故障分類統計表明，在我國跳閘率較高的地區，高壓線路運行的總跳閘次數中，由雷擊引起的次數占40%～70%，尤其是在多雷、土壤電阻率高、地形復雜的地區，雷擊輸電線路引起的故障率更高。

1、雷擊對架空電力線路存在的主要危害形式

就架空線路來說，其通常會受到雷擊損壞，而這時的導線就會受到電磁感應，進而導致其出現一定的電壓，使得其電壓比電力相電壓高，對電路造成損壞，從而導致各種安全事故的發生。而且，在架空線路受到雷擊時，其對應的線路中會出現一定的雷電流，其對應的電力相對較大，會導致其對地阻抗上形成較高的電位差，使其能夠沿著線路進行傳輸，最后進入到變電站中，在這種情況下，如果其變電站中所對應的防雷措施相對較差，就會導致輸電設備的損害，從而對電路的正常運行造成不良影響。架空電力線路在受到雷擊作用時，會導致其內部出現絕緣閃絡，其主要被表現在兩個方面。

首先，繞擊。這種形式主要是指其雷電在相線上進行直接作用，其遭受點擊的概率，在一般情況下都與雷電在架空電力線路上定向和先導發展具有一定聯系，如果其對應的迎面先導導線表現為向上發展，則在其遭受到雷擊作用后，就會導致繞擊損壞情況的出現[1]。與此同時，其出現概率也與導線的數量、其分布形式和其臨近的路線情況等相關。其所在地勢的影響也相對較大，在一般情況下，其山區環境中的繞擊概率相對較高，甚至會達到平原地區的3倍左右。其次，反擊。反擊形式在電力架空線路方面也是常見的，在其對應的雷擊桿和塔頂上的避雷針或是避雷線在遭受到雷擊后，會促進其雷電流的產生，實現接地，導致桿塔的電位升高，并使其導線上產生感應過電壓。在這種情況下，促進其塔體電位和相導線感應電壓合成電位差升高，使其高過高壓送電線路絕緣閃絡電壓值，則會導致導線和桿塔之間出現閃絡情況，也就是反擊閃絡。

2、雷擊的種類

輸電線路之所以會遭受到雷擊危害，主要是因為雷云放電過程形成過電壓，輸電線路的支撐桿塔在發生雷擊時形成放電通道，導致過電壓順這一通道傳播，使輸電線路發生絕緣擊穿問題。根據形成原因，輸電線路雷擊過電壓可分為感應雷過電壓和直擊雷過電壓，感應雷過電壓是雷擊線路附近大地由于電磁感應在導線上產生的過電壓，而直擊雷過電壓則是雷電直接擊中桿塔、地線或導線引起的線路過電壓[1]。

3、雷擊的主要原因

造成高壓輸電線路遭受雷擊的原因有很多，和絕緣子的放電電壓、雷電電流大小以及桿塔接地阻值等有直接關系。因此，要想保護高壓輸電線的安全，一定要掌握雷擊活動的主要規律，清楚導致雷擊的主要原因，才能更好地保護高壓輸電線的穩定和安全[2]。

（1）地形比較復雜、風口以及山谷等地是雷擊的主要發生場所。這些比較特殊的環境大幅度增加了雷擊頻率，在每個雷電日雷云和地面之間的雷擊概率可以達到每平方公里0.015次。（2）一般在絕緣能力不強的耐張桿上容易發生雷擊，雖然目前的技術水平使直線桿塔上的絕緣配置有所提高，卻沒有把耐張桿的絕緣配置予以提高，進而導致耐張桿要承受比從前更大的負荷，使耐張桿的絕緣薄弱點產生。（3）雷擊經常出現在高山上或者是土壤電阻率比較高的地方。當接地電阻長時間深埋地下會被腐蝕，使導體的絕緣面積有效減少，分散雷電流的能力就會有所下降，嚴重時會導致地面斷裂。質量不合格的接地電阻還容易引發絕緣閃絡，接地電阻的變化和雷擊跳閘的次數是成正比的。（4）雷擊也經常發生在避雷線保護角的大桿塔上，避雷線的保護范圍一般是指以避雷線和外側導線連線與垂直線之間的夾角就是保護角，它的主要功能是避免輸電線不被雷電擊中，保護角的大小和保護能力是成反比的。但是在實際運用中，它的保護作用被逐漸弱化，不僅沒有很好地保護絕緣子串，還可能導致雷電對輸電線的繞擊狀況發生。

4、防雷措施

4.1、降低桿塔接地電阻

在防雷措施中，決定線路反擊耐雷水平的決定因素是桿塔的接地電阻。塔頂電位的高低很大程度上決定于接地電阻值的大小，如果桿塔的接地電阻過于大，那么雷擊時很容易造成塔頂電位上升，導致線路反擊的狀況。如果接地電阻的阻值合理，并且在雷電剛好擊中塔頂或者避雷線時，接地電阻就會把很強的雷電流導入大地，進而保證了輸電線路的安全。

4.2、架設避雷線

在高壓或者超高壓的輸電線路中，避雷線是最基礎的防雷設施，其主要作用是避免雷直擊輸電線。避雷線的主要作用是可以分擔一部分雷電流，使流入桿塔的電流有效減少，起到降低塔頂電位的作用;利用導線之間的耦合作用降低絕緣線路上的電壓;利用對導線的屏蔽作用可以使輸電線的感應過電壓有效降低。輸電線路的電壓越高，在整體線路的造價中避雷線所占比例就越小，如果是220kV的輸電線路中，全線都要架設避雷線。

4.3、架設藕合地線

如果降低桿塔接地電阻的工作十分困難，可以采取在輸電線下方架設地線的方法，使絕緣子串上的電壓有效降低，而且耦合地線還可以起到一定的分散雷電流的作用。經過很多實踐證明，耦合地線能使雷擊跳閘率顯著降低。

4.4、采用不平衡絕緣原則

同桿架設雙回路的輸電線路設置方法能夠節省很多線路用地，但一般的防雷措施在此種線路中防雷效果不佳，這時就可以根據不平衡原則，讓兩個回路的絕緣子串片數不相等。在雷擊時絕緣子片數較少的回路先閃絡，閃絡后的導線就等于是地線，提高了另一回路導線的耐雷能力，確保另一回路能夠繼續供電。

4.5、加裝線路避雷器

在一些雷電活動很頻繁的地區，對于一些經過多次改造仍然不能達標的接地電阻桿段，就可以在線路上加裝避雷器。當桿塔和導線之間的電位差高于避雷器的動作電壓時，避雷器就能發揮其分流作用。這時有小部分雷電流經過桿塔或接地線流入大地，大部分電流經過避雷器流入相鄰桿塔，有效提升了線路的耐雷水平。但由于裝設線路避雷器的造價成本高，所以輸電線路的有關單位應該科學選擇安裝位置，使有限的資金發揮最大效益。

4.6、高桿塔加強絕緣

有些輸電線路的路段特殊，需要使用很高的桿塔，這也代表著桿塔的著雷機會有所增加。對于很高的桿塔可以選擇增加絕緣子串的片數或者是增加塔頭之間的距離等方式來提升防雷能力。增強絕緣可使線路反擊耐雷水平得到提高，對繞擊閃絡僅有輕微改善。

5、結束語

隨著架空線路桿塔越來越高，線路走廊越來越密集，客觀導致輸電線路遭受雷擊的風險增大。要想提升高壓架空輸電線路的防雷性能，在輸電線路的工程設計環節就應該開始重視，根據施工地的具體情況采取科學有效的防雷措施。防雷工作是一項復雜又繁重的系統工程，需要根據地形地貌、土壤的電阻率和運行經驗等多方面進行研究，進而高效地完成高壓架空輸電線的防雷工作，對于保障電網安全穩定運行意義重大。

參考文獻：

[1]徐明.淺談輸電線路雷擊分析與防雷措施[J].三角洲，2014（6）：112.

[2]趙長青.輸電線路雷擊分析和防雷措施探討[J].供電企業管理，2013（3）：42-46

[3]謝保東.架空電力線路的防雷保護[J].電子制作，2014（15）.