高压架空输电线路防雷措施与应用

 摘 要：高压架空输电线路由于周围环境复杂，容易遭受雷击，因此，对高压输电线路遭受雷击的特点及原因进行总结，才能从根本上采取有效的防雷措施。

关键词：高压架空输电线路；防雷；地线；电阻；避雷器

高压架空输电线路周围的环境、地形非常复杂，如，高山、丘陵、旷野、林区等，尤其是线路较长且空旷区域内的架空输电线路，遭受雷击的机率比较大，不仅造成大量的线路破坏，对供电的安全性、稳定性产生极大的影响。因此，在进行输电线路的雷电故障分析时，必须重视技术性的研究，解决输电线路防雷保护中出现的问题，优化输电线路防雷保护设计，尤其是要注意线路避雷线架设及接地电阻设计，选择合理的线路路径，对于线路中特殊的地段设置特殊的线路保护，并且根据地线架设的方式及接地电阻进行科学合理的改进，使输电线路的防雷能力得以提高。

1 高压架空输电线路遭受雷击的特点及原因

雷击电流会对输电线路运行的安全性、稳定性带来直接的影响，对输电线路的危害主要分为以下几方面：当雷击电流通过线路导体时，由于电流过大会产生大量的热量，如果超出输电线路的承受范围，就会造成输电线路避雷线出现烧断或断股的现象，引发输电线路的故障；当雷击电流对地放电时，会使地面产生过电压，对雷击点附近的导线会产生一定的影响，造成输电线路的绝缘子出现闪络甚至击穿的现象，引发输电线路的运行故障。

高压输电线路发生雷击问题是有一定规律的，一般在土壤电阻率较高的地方雷电活动较弱，不易发生雷击问题；另外，高压线路铺设过程中，距离地面越远遭受雷击的几率就越大，铺设长度越长遭受雷击的几率也越大。高压输电线路遭受雷击的实际原因一般有以下几种：（1）线路中的绝缘材质性能达不到标准，可能是线路自身材质的绝缘强度不足或使用时间长导致绝缘性能降低。（2）避雷线的设置不恰当，在避雷线设置过程中未采用最合适的设计方案，导致了避雷线不能在保护范围内积极地保障高压输电线路的安全，甚至给高压输电线路带来雷击。（3）高压输电线路铺设过程中避雷线的接地不良或者是避雷线和导线之间的距离过小，都会导致高压输电线路自身的防雷性能减弱，增加发生雷击事故的几率。（4）高压输电线路的防雷措施不到位，没有实行有效的保护措施。

2 高压架空输电线路防雷保护措施

2.1 选取合理的输电线路路径。雷电活动是有其必须存在的原因，由此产生了雷击区，因此高压输电线路在选择路径时要避开雷击区，这样就可以减少很多雷击危害。常见的雷击区有以下几个方面：地下含有容易导电的矿物质的区域和地下水位比较高容易导电的区域；山坡与平原交界区域等地质面貌发生变化的区域；地区土质的电阻率会发生骤变，形成电阻率变低的区域，例如断层带；山区的多风地带和山口的峡谷地带等雷暴走廊区域；植被长势良好的向阳区和山丘顶部；被树林、湖泊、河流、水塘、水库等包围的盆地区域。

2.2 架空地线的合理设计。架空地线是输电线路防雷最直接的措施，采用架空地线的方式，可以避免雷电直击导线。当雷击塔顶的时候，因为电线具有分流的作用，所以可以有效减少流入杆塔的雷电流，进而降低塔顶点位。地线对导线还具有耦合作用，使塔头绝缘上的电压得以降低。此外，因地线对导线具有的屏蔽作用，可以使导线上的感应过电压降低。

通过长期的对输电线路受雷击情况的观察、分析、研究，可以得出这样的结论，即在输电线路导线下面或附近，可以加挂耦合线，因为耦合线的特性，可以在雷击杆塔时对雷电进行分流和耦合，使杆塔绝缘上的电压降低，进而使线路的防雷性能得到提高。虽然无法减少绕击率，但雷击跳闸率明显减少。对于110kV、220kV及以上的输电线路，都可以采用架空地线的方式进行防雷保护。

2.3 降低接地电阻。架空输电线路的塔杆都存在一定的接地电阻，而接地电阻的高低直接影响雷击电流导入大地的效率。如果输电线路杆塔的接地电阻过大，在雷击电流过大的情况下通过率会降低，而剩余的雷击电流将会对输电线路造成一定的损坏，甚至引发损毁断路的故障。如果输电线路杆塔的接地电阻较小，这样雷击电流的通过率也会提高，会在最短的时间内将雷击电流泄入到大地，从而避免了雷击电流对输电线路造成损坏。因此，降低架空输电线路塔杆的接地电阻是提高输电线路防雷的一项重要措施。降低输电线路塔杆接地电阻主要有以下几种形式：

2.3.1 改良输电线路塔杆的接地土壤。接地土壤对接地电阻也有着一定的影响，对于一些杆塔接地土壤不好的，可以采取换土的措施来改良土壤，降低杆塔的接地电阻；采用外引接地方式，如果输电线路杆塔附近存在池塘、河流等水域，可以将接地外引至这些水域中，并装设水下接地网，从而起到降低杆塔接地电阻的目的。

2.3.2 增加接地极的数量和深度。接地极是输电线路杆塔接地的主要泄流路径，可以增加接地极的埋入深度以及埋入的数量，从而实现降低输电线路杆塔接地电阻的目的。

2.3.3 采用降阻剂。随着社会经济的不断发展，化学药物的研制更为广泛，针对各行各业的化学药物研制也都有着一定的突破，降阻剂是可以降低电阻的一种工具，可以在输电线路杆塔下放接地极周围施加降阻剂，从而起到降低电阻的作用。

2.4 安装避雷器。随着科技的不断发展，绝缘外套线路金属氧化物避雷器逐渐被研发出来，而线路避雷器防雷技术逐渐成为架空输电线路的热门防雷技术。当架空线路安装上金属氧化物避雷器后，受到雷击时，会有一部分电流经过架空地下进入相临杆塔，同时还有一部分电流会经过塔体进入地下，如果雷击电流比较大，避雷器动作会加入分流，使得多数雷电流经过避雷器进入导线，最后进入相临杆塔。由于架空地线中分流的雷电流比避雷器分流的雷电流要小，发生雷击时，金属氧化物避雷器能在耦合作用下，提高导线的电位，这样导线和塔顶之间的电位差会小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络的现象，从而达到防雷的效果。

2.5 架设耦合地线。每基杆塔地网与相邻地网由耦合地线连接，遭到雷击时实质上起到一个连续伸长接地的作用。实质上也就提升了相邻杆塔对雷击电流的分流效率，通过导线地线问耦合系数的提升，达到降低接地电阻，保证供电安全的目标。在实际应用中，对于常常遭到雷击的地区，避雷线配合耦合地线的架设可以有效提高防雷安全性40-50%。

3 结语

雷击对输电线路的损害极大，尤其是对架空输电线路，由于处在裸露的高空处，引发的雷击故障也较为频繁。因此，需要依靠专业人员的不懈努力和探索，综合采用多种防雷方法和措施，并考虑输电线路经过的地区的雷电的活动强度、频率、地形、地貌等多方面因素，将雷电危害降至最低，保证输电线路的安全运行。

参考文献

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[2] 梁荣振.高压输电线路的防雷保护及其绝缘配合探讨[J].机电信息，2011（09）.