關于高壓輸電線路防雷問題的探究

尹君 馬洪旭 崔興宇

摘要：由于輸電線路建設的需要，大多數輸電線路和輸電設備都是露天安裝，導致自然條件對其影響較大。由于地形、氣候、經濟、環境等因素的限制，給防雷技術的開發和應用帶來了不利條件，但通過多年的不斷探索和學習，我國在防雷技術上也取得了顯著進展。本文對輸電線路設計中的線路防雷技術進行討論。

關鍵詞：輸電線路;防雷;措施

引言

輸電設備和輸電線路在受到雷擊的強電流損害后，都會導致電力系統出現癱瘓，嚴重的時候甚至會引發火災，造成巨大的生命財產損失。我國由于地緣遼闊，不同地區的環境因素、地形因素、經濟因素和地質因素都存在著很大的區別，導致各地區對輸電線路的安裝質量要求也不盡相同，因此想要在全國范圍內開展對輸電線路的防雷措施研究也就具有很大的難度。

1 輸電線路引發雷電的原因

1.1 地理環境

雷擊活動多發生在山區地帶，由于山區地形起伏，氣流活動頻繁，且森林覆蓋面積廣，雨水豐富，在輸電線路設計時受到氣候影響的較大，特別是一些縱深山谷地帶、傾斜山坡、沿海地區，所以在山區和沿海線路的輸電線設計時要注重當地地理環境，對于一些不良的因素要充分地進行考慮。

1.2 桿塔問題

目前大多數高壓輸電線路上采用的都是鐵塔，一小部分仍是水泥桿塔，水泥桿塔所采取的接地措施都是通過水泥桿塔內混凝土中的鋼筋來實現的。一旦雷擊發生，雷電流則會通過水泥桿塔內的鋼筋，而且瞬間強大的電流極易導致水泥桿塔發生爆裂，特別是一些存在裂縫的水泥桿塔發生爆裂的可能性更大，所以在雷擊時桿塔爆裂發生后，會導致輸電線路運行被中斷，對正常的供電帶來較大的影響。

1.3 接地裝置問題

目前我國高壓輸電線路接地裝置普遍存在著腐蝕和降阻的問題。接地作為雷電防護措施中非常重要的一個環節，通過接地可以將雷電流泄入到大地中，從而避免對電力設施造成損壞。目前我國采用的接地材料主要以圓鋼、扁鋼為主，也可通過石墨接地進行接地改善，圓鋼、扁鋼時間一長，不可避免會存在著腐蝕，從而導致接地電阻明顯增大，雷擊發生時，嚴重危及人身安全。特別是在接地裝置中應用導電混凝土或是降阻劑時，接地裝置受到腐蝕的程度更加嚴重。

1.4 土壤電阻率

一般的桿塔和接地的電阻兩者有著密切的關系，對于高山、巖石等地形結構比較復雜的地區，應當把工作重點放到巖石和土壤的分層上。如果遇到雷擊塔頂現象，因為接地電阻很小，就有可能造成反射現象，與山區線路對比，平原和丘陵地區的線路可通過降低接地電阻來減少雷擊的可能性。

1.5 絕緣子選用不當

合成絕緣子由于其兩端的均壓環有一定的空氣間隙存在，其抗雷擊能力較低，所以在雷擊高發區，通常都會選擇瓷絕緣子，而不會采用合成絕緣子。但在對絕緣子選型時，由于合成絕緣子易于檢測和維護，所以選型時通常未對多雷區進行考慮而選用了合成絕緣子，從而為輸電線路雷擊事故的發生埋下了安全隱患。

2 輸電線路防雷的有效措施

2.1 選擇合理的輸電線路

雷擊現象的發生一部分是受環境條件、地理條件、氣候狀況等的影響，某些地區在輸電線路的設計上應該避開雷擊多發區，如高山、縱深山谷地帶、傾斜山坡等，來降低輸電線路受到雷擊的概率。根據發生雷擊地區統計數據，在輸電路線設計時應當盡量避免的區域有富含導電性礦藏和地下水水位較高的區域、土質電阻率較低或電阻率發生突變的地方、河谷地帶特別是順風區域和風口山區、較為濕潤的盆地和山谷、森林等區域，在架設電路時應當盡量避免繞過該區域，以減少雷擊的發生。

2.2 提高輸電線路絕緣水平

絕緣子的性能對于架空輸電線路的防雷水平有著直接的影響，電力部門應加強對絕緣子的質量檢測和管理，嚴禁使用劣質的絕緣子，對于輸電線路上的絕緣子，按照架空輸電線路運行規范，定期檢測絕緣子性能，統計輸電線路中所有劣化的絕緣子，及時更換不合格的絕緣子，對于頻發雷擊事故的地區，可適當增加輸電線路的絕緣配合，提高架空輸電線路的耐雷水平。

2.3 降低桿塔的接地電阻

為了進一步確保高壓輸電線路的防雷裝置可靠有效，應在每根桿塔處均敷設接地裝置，并將裝置與地線進行可靠連接，這樣可以使經過桿塔頂部或是地線中的雷電流通過較低的接地電阻后泄入到大地當中。同時還可以采用降低桿塔沖擊接地電阻的方法來提高輸電線路抗雷擊的能力，進而達到減少雷擊跳閘率的目的。經實踐證明，在500kV 的線路上降低沖擊接地電阻5Ω，線路本身耐雷擊的水平能夠提高20%左右，跳閘率也會隨之降低45%左右。

2.4 安裝線路避雷器

為了減少輸電線路的雷害事故，提高供電的可靠性，可在線路雷電活動強烈或土壤電路率很高的線段及線路絕緣薄弱處裝設避雷器。一般在線路交叉處和大跨越高桿塔等處裝設。雷電流在流經避雷線和導線時，由于導線間的電磁感應作用，將分別在導線和避雷線上產生耦合分量。因而避雷器的分流遠遠大于從避雷線中分流的雷電流， 這種分流的耦合作用將使導線電位提高，使導線和塔頂之間的點位差小于絕緣子串的閃絡電壓，絕緣子不會發生閃絡。因此，線路避雷器具有很好的鉗電位作用，這也是線路避雷器進行防雷的明顯特點。

2.5 架設避雷線

架設避雷線時輸電線路防雷防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，同時還具有以下作用：a.分流作用，以減小流經桿塔的雷電流，從而降低桿頂電位;b.通過對導線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓;c.對導線的屏蔽作用還可以降低導線上的感應過電壓。

2.6 采用中性點非有效接地方式

多年來的運行經驗表明，在電力系統中的故障和事故，至少有60%以上是單相接地。但是，當中性點不接地的電力系統中發生單相接地故障時，仍然保持三項電壓的平衡，并繼續對用戶供電，使運行人員有足夠時間來尋找故障點并作即使的處理。35kV 及以下電力系統中采用中性點不接地或經消弧線圈接地的方式。這樣可以補償流過故障點的短路電流，使電弧能自行熄滅，系統自行恢復到正常工作狀態，降低故障相上的恢復電壓上升的速度，減小電弧重燃的可能性，使雷擊引起的大多數單相接地故障能夠自動消除，不致引起相間短路和跳閘。

結束語

雷電活動屬于大自然的一種自然現象， 就當前國際上已有的線路防雷手段而言， 還沒有有哪類防雷方法可以對雷擊起到絕對的預防作用， 即使是當前時期技術較為先進的防雷方法，也僅能盡可能減少雷擊產生次數、降低線路因為遭遇雷擊而產生跳閘的事故概率。為了盡量消除或者減少線路雷擊故障，我們就要在實踐中持續探究，逐步累積經驗，持續健全供電線路的防雷方法與管控手段。

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[3]郭超騰.線路避雷器在高壓輸電線路防雷中的應用[J].機電信息，2011（33）.

作者簡介：

尹君，1986.12，男，漢，吉林省，本科，本溪供電公司