关于高压架空输电线路防雷措施探讨

关于高压架空输电线路防雷措施探讨

苌群凯

（武汉联动设计股份有限公司湖北武汉430079）

摘要：随着城市和工业的发展，特别是电力设备数量的逐渐攀升，我国对于电能的需求日益增加。输电线路的安全稳定运行直接影响着社会的发展速度，因此近年来人们对于高压架空输电线路的稳定予以了更高的要求。鉴于雷击事故是最为主要的停电原因，我们必须对防雷措施予以深入研究，在采取恰当防雷措施的同时，开展故障定位的研究，保证输电线路的安全、稳定，为我国的经济发展提供充足的动力。

关键词：高压；架空输电线路；防雷措施；定位；趋势

引言

雷击是导致高压架空输电线路发生故障的最主要原因，特别是随着输电线路电压等级的提高，其发生雷击故障的几率也会增加，其造成的危害和损失也会加大。特别是由于以往对防雷措施的不重视，都以接地作为主要的防雷措施，没有采用恰当的防雷设备与措施，一旦发生雷击事故，往往会造成严重的经济损失，严重制约了经济的可持续发展。

1雷电防护概述

雷电防护有一套专门的理论。比如，雷电产生的机理，要研究大气物理学，用物理学的方法探讨雷电产生的原因。雷电对电子设备的雷害机理，需用大气电学的方法。研究雷电的防护方法，又涉及电工学，微电子学和材料学。雷电流的大小、雷电的波形研究，一般通过理论推导和现场实测，将现场实测的波形和理论推导拟合，这就需要用统计学的知识和概率论的知识。雷电科学还是一门试验科学，由于雷电机理的研究对雷电成因的解释许多出于假说，必须通过现场试验和模拟试验验证。同时，防护设备的好坏必须通过实验室模拟试验和现场对比试验两个环节，才可初步判断其好坏，最后，还要用统计学知识，对现场试验作出科学判断。

2雷击跳闸率

对架空输电线路而言，防雷保护工作的目的是尽量避免导线不受雷击或雷击之后尽量使绝缘子不闪络，从而避免因产生工频电弧造成跳闸。也就是说线路遭受雷击而不跳闸，不影响系统的正常供电就是架空输电线路防雷的根本目的。而架空线路地处旷野，绵延成百上千公里，而在雷电多发区经常遭受雷击的线路，即使加装了各种防雷措施也做不到完全不跳闸，目前衡量某条线路雷击跳闸情况采用雷击跳闸率（定义：架空输电线路在规定长度和规定雷暴日下因雷击引起的事故跳闸次数），防雷设计就是要求出某条线路的雷击跳闸率，且尽量降低雷击跳闸率。

3雷击故障的相关统计

笔者根据湖北省近年来220kV以上线路的跳闸事故进行分析，发现其中事故主要发生在4－8月份，主要的产生原因是鸟害、漂浮物以及雷击，其中雷击故障占60%，而且雷击跳闸还会产生绕击和反击，二者比例大致为6:1。例如在2016年发生故障共计193例，其中雷击故障达到134例，比例为69%，其次就是漂浮物引起的故障达到了23例，比例为11%。

4常见的防雷措施

随着科学技术的持续发展，防雷措施也有了长足的进步，主要有降低杆塔接地电阻、减小保护角、架设避雷线、安装避雷器等，通过实际应用，均能取得一定的防雷效果。

4.1降低杆塔接地电阻

对于一般高度杆塔，我们可以通过降低杆塔接地电阻的方式降低发生雷击的频率。因为大多数的雷电的电流幅值较小，因此通过降低接地电阻的方法能够取得较好的效果。湖北省作为山区较多的省份之一，我们需要通过换土、使用降阻剂以及人工改变电阻率的方式来降低电阻。在土层厚度不满足的地方，沿水平接地体挖接地槽，槽深1m，接地极坑深3m，底部直径1m，挖掘完成后，先铺设20cm的黏土夯实后，放置接地体，在使用回填土层层夯实。降阻剂是在接地极附近使用，通过放大接地极的外形尺寸，降低与周围介质之间的接触电阻，降阻剂适用于小型接地网和小面积的集中接地。人工改变电阻率主要是通过使用低电阻率的材料制造接地体，减少电阻率。

4.2减小保护角

保护角的设计应考虑到现场实际情况，在山林地区，应采用较小的保护角，特别是在经济条件允许的情况下，对绕击率较高的区段或杆塔，采取恰当措施减小地线保护角，特别是在强雷区和多雷区，地面坡度较大时，降低保护角有难度，可以考虑使用线路避雷器。

4.3架设避雷线

架设避雷线是最为有效和基本的防雷措施，避雷线的主要作用是防止雷直击导线，与此同时它还具有分流作用，能够降低流经杆塔的雷电流，并且能够通过对导线的耦合作用，减小线路绝缘子的电压，还能够通过对导线的屏蔽，降低导线上的感应过电压。通常来讲线路的电压越高，避雷线的使用效果也就越好，而且还能够降低避雷线在整个线路中的造价比。

4.4安装避雷器

随着科学技术的发展，避雷器已经能够较好的完成避雷效果，特别是大量先进避雷器的推广应用，更是有效保障了输电线路的安全运行，常见的有放电管类避雷器、压敏电阻类避雷器、间隙类避雷器等等。其中:开放式放电管避雷器的优点是体积小、漏电流小、通流能力强、无电弧喷泻，而它的缺点是反映时间慢、残压较高、产品一致性差、有续流;密闭式气体放电管的优点是体积小、通流量大、无电弧，而它的缺点是产品一致性差、有续流并且残压较高;电阻类的优点是反应时间较快、通流容量大、残压较低并且无跟随电流，而它的缺点是老化速度快、漏电流较大、热稳定一般;开放式间隙避雷器的优点是放电能力强、通流量大、漏电流小、热稳定性好，而它的缺点是残压高、存在续流、反映时间慢;密闭式间隙避雷器的优点是放电电流大、无电弧外泻、漏电流小、无续流、热稳定性好，而它的缺点是残压高、反映时间慢;抑制二极管类防雷器的优点是反应时间、残压低、体积小、动作精度高、快无续流，而它的缺点是通流量小。

5雷电故障精确定位

在雷电故障发生后，如果能够快速有效的实现故障精确定位，减小巡查工作量，快速排出线路故障;与此同时还能够通过确定故障类型，有针对性地开展输电线路技术改造;最终找出隐患区段，实现线路差异化维护工作。湖北省雷电故障精确定位技术的应用较早，从2010年以来就已经在全省电网上开展智能故障监测系统的应用，截止2016年6月份，全省共有252条110kV及以上输电线路上安装有故障检测系统，安装有1574台监测终端。通过检测系统的应用能够快速进行系统定位，响应率在99%以上，能够进行精确定位，成功率在85%以上，并能够主动进行雷击、非雷击以及反击与绕击的识别，识别率在95%以上。

6防雷工作的未来发展趋势

防雷工作是一项长期而艰巨的任务，并且防雷技术时刻处于发展的状态，但是仍旧没有一个万试万灵的产品，因此我们需要加大技术研究力度，例如雷云起电机理以及雷电感应的定量研究，从理论上完善防雷技术。由于雷电本身为小概率事件，因此我们在发展防雷技术的同时，还需要进行长期、大量的调查统计，在促进技术发展的同时，为防雷工作的发展提供详实的理论依据。

结束语

综上所述，鉴于高压架空输电线路的特殊性，我们需要针对性的采取恰当的防雷措施，从实际出发，全面解决线路的雷害问题。此外，在采取防雷措施前，我们还需要对当地的气象、地理等情况全面进行掌握，并通过认真调查分析的方式，从多角度考虑可行性、经济效益以及工作量等为题，保证防雷措施的有效性。

参考文献

[1]周育新.高压架空输电线路防雷现状与措施[J].中国新技术新产品,2012,06:158-159.

[2]詹铭,刘捷,曹宁,谭卫成,王洪新.高压架空输电线路防雷措施与应用[J].广东电力,2012,04:95-99+102.

[3]黄韬.输电线路防雷计算与接地装置精确建模研究[D].华中科技大学,2012.