解析输电线路雷害原因及防雷措施刘德宇

解析输电线路雷害原因及防雷措施刘德宇

刘德宇

国网江苏省电力有限公司滨海县供电分公司224500

【摘要】现阶段，我国输电线路主要分布在旷野地区，且纵横交错，很容易受自然环境影响，其中雷电天气造成的破坏尤为严重。输电线路雷害事故占目前输电线路故障发生总数的一半左右，并且仍存在逐年递增趋势，为考虑输电线路运行的安全问题，必须要找出可以有效避免此类事故发生的防雷措施。本文通过实际运行经验，首先解析输电线路的雷害原因，再有针对性的提出有效防雷保护措施，以保证电网供电的安全。

【关键词】输电线路；雷害原因解析；防雷措施

1引言

输电线路的长度一般为数十公里甚至更长，分布面也广，其杆塔一般高出地面20m以上，而且一般设置在旷野地区或者高山处，很容易受雷电影响，根据运行经验统计输电线路故障跳闸一半以上是由是雷击跳闸引起的。近年来，随着自然环境不断被破坏，每年雷暴日的数量在不断增加，使得输电线路的安全隐患也越来越多，越来越严重。为改变现状，应首先确定引起输电线路雷害故障的雷击性质，对其雷害原因进行细致的分析，并采取可靠有效的防雷保护措施，以保证电网设备的安全。

2输电线路的雷害原因

影响输电线路雷害的原因有很多，为充分掌握输电线路遭受雷害的情况，必须要结合现场环境因素对其进行综合分析，通过仔细检查雷击事故现场以及模拟实验，准确判断其故障跳闸性质。输电线路遭受雷击的主要原因有以下几个方面：线路绝缘子放电电压超过正常值的一半；雷电流强度过强；杆塔的接地电阻异常；以及无标准架空地线。对于雷击导致的输电线路跳闸故障又可分为绕击和反击两种，一般绕击式跳闸发生概率较大，同时输电线路雷击事故还和其所处的具体地理位置也有关联，不同的地形、天气等环境因素对雷击故障造成的影响都有不同程度的差异。

由于天空中雷云放电导致过电压的形成，使得输电线路周围容易出现雷击现象，大气过电压是以输电线路杆塔为放电通道，然后击穿线路绝缘层，雷电造成大气过电压又分为两种，分别是感应雷过电压和直击雷过电压。从接地方面考虑雷击，可以发现因为放电泄流需要通道，再加上大地能感应雷云中的异种电荷，因此接地装置的完善和雷击事故的发生有直接的关系。输电线路一般承受的感应雷过电压极限是400kV，而当线路过电压小于35kV时，又会对绝缘层造成一定的伤害，只有超过100kV时，才不会影响其绝缘带的安全工作状况，故超过100kV的输电线路雷害原因主要来自于直击雷。输电线路的杆塔高度和避雷线对边导线的保护角也是造成其雷害事故的重要原因，而山区输电线路的安全隐患问题更严重，山区地形复杂，使得输电线路的架设存在跨度大、高差大等问题，同时由于山区地貌的特殊，经常出现多云多雨天气，种种原因都导致山区雷电绕击发生概率较大，根据统计山区地区雷电绕击发生概率是平原地区的三倍左右。

3输电线路的防雷措施

为有效实施输电线路的防雷措施，首先应结合电网系统的发展，强化其防雷设计，以提高输电线路的防雷性能，促使雷击跳闸率的降低。除了确定输电线路的运行方式外，输电线路架设地区的雷电活跃强度、土壤电阻率以及地形地貌特征等自然环境因素也需要被考虑，通过比较模拟数据，以及纵观国内外多年经验，找出最有效可靠的输电线路防雷保护措施。经研究证实，以下几项防雷措施都能有效的解决输电线路雷害问题：

3.1装设避雷线

高压输电线路防雷的基本措施之一就是装设避雷线，这样不仅可以防止雷电直接击中导线，产生具有破坏性的过电压威胁输电线路的安全运行，避雷线还可以将雷电接引进入大地，而保证输电线路不被雷电流造成的过电压破坏。同时避雷线最重要的部分就是其保护角的设置，必须要根据规范的防雷措施设计避雷线保护角，还要考虑山坡地区对保护角的影响，防止因避雷线的不规范装置，导致线路闪络次数的增多，从而影响电网运行的安全可靠性。对于避雷线的引流功能，其实施过程是由于接地电阻的不同，使得杆塔顶部电位的差异，当雷电波在避雷线中传输时，因为线路的耦合作用很容易感应出另一个行波，但是这类行波和杆塔顶部电位不同而造成的过电压比雷电直击时造成的过电压小很多，这样就可以保护输电线路不受雷电高压破坏。通过各类模拟实验可以得出，输电线路的电压是100kV甚至更高时，需要全线装设避雷线，保护角一般采用20~30°，对于500kV及以上的超高压输电线路需要装设双避雷线，这时保护角一般采用15°及以下。

3.2降低杆塔接地电阻

接地装置作为输电线路有效防雷措施之一，其是由接地体和接地线组成，接地体一般是直接与大地接触的金属体，而接地线是连接电力设备和接地体的金属线。输电线路的雷击故障和杆塔的接地电阻是反比关系，降低杆塔接地电阻可以提高输电线路的耐雷水平，从而降低雷击跳闸故障的发生率。造成输电线路接地电阻增加的原因有四种：①化学降阻剂的失效，其会根据时间的流逝，由于外界环境的影响使得降阻能力下降，从而接地电阻被增大；②接线体被腐蚀，当施工过程中使用的化学降阻剂的化学性质不稳定，再加上土壤的pH值小于7时，接线体作为金属很容易发生电化学腐蚀和吸氧腐蚀问题，腐蚀情况最严重的就是接地线断裂，出现“失地”情况；③受自然因素导致，如雨水冲刷破坏地貌，使得接线体被暴露在地表之上无法和土壤接触；④受外力破坏，即人为破坏。为合理降低杆塔接地电阻，可以利用铁塔和钢筋混凝土的自然接地电阻，这类电阻数值虽然不高，但足以使输电线路安全可靠的工作，对于高山地区，可以采用多根放射性接地体或者连续伸长接地体，而最简单有效的方法就是采用接地降阻剂降低杆塔的接地电阻。

3.3强化输电线路的绝缘带

输电线路的绝缘带强度是影响其抗雷水平高低的直接因素，雷击事故的发生概率和绝缘带强度成正比。在雷电活跃地区和跨越大的杆塔处应增加绝缘子片数，这些地方多为雷击事故发生频繁地带，无论是杆塔顶部电位、感应过电压，还是受绕击的概率都比别处要大，适当的增加绝缘子片数，同时加大输电线路和避雷线之间的距离，都可以强化绝缘带，平时还需要加强零值绝缘子的检测工作，及时更换和检修破损的零值绝缘子。如今，我们常用同杆塔双回线路的输电设备，普通的防雷措施已经无法有效起到防雷作用，可以采用不平衡绝缘方式，以保护输电线路遭受雷击时双回线路不同时跳闸，不平衡绝缘方式就是当输电线路遭受雷击时，绝缘子片数少的回路先闪络，然后这一回路可以当避雷线使用，对另一条回路起到保护作用，提高其防雷水平，保证电网供电的连续性。对于绝缘子片数的装设，高度超过40m有地线杆塔，每增高10m就要增加一片绝缘子。

3.4采用消弧线圈接地装置

对于雷电活跃地区，难以降低线路中的接地电阻，如110kV及以下电压等级的电网可以采用不接地方式或消弧线圈接地装置，这种装置可以使雷击单相闪络接地故障被消弧线圈消除，避免其出现持续共频电弧现象，目前的消弧线圈接地方式运行效果良好。消弧线圈接地系统的单相接地选线方法归纳起来主要有两类，一类是通过改变消弧线圈回路参数来获取接地故障特征的方法；另一类方法不通过改变消弧线圈回路参数，只依据单相接地时的自身接地故障特征。第一类方法应用得最多，它主要是线路单相接地时在消弧线圈旁并接电阻，以改变接地故障线路的零序电流，通过检测各线路零序电流的改变实现接地故障线路的选择。

4结束语

输电线路作为保障电力正常供应的基本需求，其安全性对于我们的生活和工作都有重要意义。雷害问题是影响输电线路安全运行的主要原因，但是因为雷击属于自然环境因素，具有不同程度的随机性，为降低雷害事故的发生概率，在开始设计输电线路时，就需要考虑到其周边环境雷电活动情况，同时结合地理位置加强防雷保护措施，以保证输电线路的安全平稳运行。为将雷击事故后果减小至最低，必须要找到最适合该地区输电线路的防雷措施，并且通过各部门的合作完善线路的运维工作。

参考文献

[1]刘希和，李凯，李艳平.电力高压输电线路雷害的预防[J].科技传播，2015.

[2]宋延，王震，樊凡.山区220kV架空线路雷害及防雷措施[J].电力科学与工程，2014（5）：41~45.