高压输电线路的防雷保护

高压输电线路的防雷保护

钱林山

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摘要：高压输电线的防雷工作越来越重要，本文通过对高压输电线路防雷的薄弱环节进行了总结，总结了各电压等级输电线路的差别防雷措施，并对日常运行中的防雷设备进行了监测。不同电压等级的输电线路差别化防雷，对于减少高压输电线路雷击事件的发生，保证高压输电线路的供电安全，都有一定的理论指导作用。

关键词：高压输电线路；防雷措施；研究

1雷击对输电线路的危害及作用方式

雷击对全球的高压输电线路产生了很大的冲击和损害，轻者会使绝缘子闪络，使输电线路单相接地或短路，从而使电力暂时中断；严重的话，会在电线上产生闪电，通过电线的传导，引起避雷器的爆炸，从而使主变压器的绝缘装置受到损坏，从而导致停电。此外，在特定情况下，雷击可以使输电线路上的电流达到一定的强度，但它的电压值小于绝缘子串，只降低了绝缘子串的绝缘值，而不会引起闪络，但会降低输电线路的抗雷能力。雷击对高压输电线路的危害主要是雷电激波引起的过电压，而对输电线路、杆塔、避雷线产生的过压主要有直击雷过电压和感应雷过电压，前者是因为雷电的直接作用在高压输电线路上，而感应雷击则是通过避雷线和导线对高压输电线路产生的。

2高压输电线路遭受雷击原因分析

2.1地理及气候因素

高压输电线路一般都建在荒无人烟的地方，而且地形也不一样，尤其是在南方，由于电线的位置比较高，或者附近有很多森林，所以在架设电缆时，需要的接地角度超过15度，很可能会引发雷击；由于南方多雨、多雨、多雨、多雨、易发生雷电的地区，经常会造成电力线路的损坏。

2.2线路设备要素

高压线的施工主要由架设的铁塔基本建设、架设输电线和保护设备组成，而不同的结构形式又会影响到线路的雷电强度和雷电强度。由于杆塔的高度越高，其接地保护角度也就越大，从而增加了被雷击的可能。杆塔是输电线与地面之间的桥梁，对避雷引雷起着举足轻重的作用，而其接地电阻的设置将直接影响到杆塔的抗雷抗性，研究表明，杆塔的接地电阻与输电线的抗雷性呈反比关系，为了切实实现接地防雷，必须将接地电阻设置得尽量小。随着输电线上的电压水平的提高，需要架设的杆塔和导线的长度也相应增大，因此，在供电设备中，特别是在特高压、特高压线路上，将会有更大的风险。

2.3日常维修要素

对于正在施工的高压输电线，为了避免其受到雷击等多种因素的影响，必须进行日常的操作和保养。雷电维护的内容包括：定期监测接地电阻、更换失效绝缘子、避雷线接地、监测架设位置是否稳定等。在雷暴多发地区，每年都会出现较大的雷击事故，其中很大一部分原因是维护不力或者缺少日常维护，所以，提高输电线路的防雷能力是确保电网安全高效进行的前提。

3高压输电线路防雷措施

3.1防雷击防护措施

避雷线是高压、超高压线路中最基础的一种防雷技术，它的主要目标是避免闪电直接劈在电线上，从而使电线受到屏蔽，从而减少电线上的过载。避雷线的架设，通常是指110 kV及以上的输电线路。设置的避雷线对输电线路的防雷效果主要依赖于保护角度的设置，500 kV及以上的超高压线路的保护角度通常不超过15°，一些特殊地区例如山区等要求保护角度为负，330 kV以下的线路保护角度应该设置在20~30°。另外，在500 kV及以上线路架设避雷线时，要充分考虑到雷击的可能，并根据屏蔽角度的计算，找出最优的避雷线保护角度。避雷针是一种接引闪电的设备，通常和避雷线一起使用，以对电力系统构成威胁的闪电进行接引、疏导、释放，从而保护线路不受雷击的伤害。

3.2提高绝缘等级的方法

由于杆塔顶端的高电压和高的电势，会导致线路的跳闸，所以在输电线路上要采取提高输电线路绝缘措施的措施。输电线路的绝缘水平取决于铁塔所搭载的绝缘子的绝缘特性，在不同电压等级的输电线路中，当传输电压增大时，铁塔的高度也会随之增大。为了确保良好的绝缘水平，在UHV-THT线路中，要根据杆塔的高度，增加安装绝缘子数，也就是每增加10米，就需要安装一个绝缘子。通过增大绝缘子数目或替换复合绝缘子，可以提高导线的抗雷击能力。对同塔双回输电线路，由于线路的抗雷等级相同，一旦遭遇雷击，两条线路就会同时出现闪络跳闸，影响到供电正常的供电，必须采取不均衡的绝缘措施，使两回线路的绝缘等级不同，这样，在遭遇雷击时，串联数量较少的线路首先出现闪络，而出现闪络的回路则作为接地线，加强其他环路的耦合，以减小其绝缘子串的过电压，提高环路的抗雷能力，减少同时闪络的可能性，确保环路的正常传输。通常，两个回路的绝缘水平差应该控制在大约3个相位电压，如果相差太大，则会增加线路的故障率。不同类型的铁塔，其非均衡绝缘的形成方式也不尽相同：直线型铁塔是由增加复合绝缘子的爬电距离来达到的；耐张式铁塔是通过增加耐张绝缘子板的数目而达到的。

3.3接地和分选

在电网发生雷击后，如何引导和分散雷电流，对于电力系统的短期恢复供电非常关键，通常采用对杆塔进行接地引流。杆塔的接地电阻大小直接影响到线路所受到的雷击电压及疏导释放的效率，较低的接地电阻会使回路的电阻变得更低，流经铁塔和绝缘子的过压也会随之下降，从而减少雷电流对线路的影响，从而有效地减少了雷击跳闸率。减少接地电阻的方法有：采用降阻剂、更换塔地平面填料、将杆塔横向延伸、深埋塔接地极等；对已投入使用的输电线，如果很难实现接地电阻下降，则可以采取其他的接地方法进行分流。消弧线圈是一种带有铁芯的电感线圈，这种消弧线圈是通过消弧线圈的接地而实现的，这种消弧线圈的使用可以提高分流和对非闪络相的耦合，当输电线路受到雷击时，会产生一种感应电流，使得整个输电系统的总电流增大，同时也会导致电压持续上升。消弧绕组接地方法在我国的输电线路上取得了较好的效果，使

雷击率下降了约1/3。另外，在输电线路下面架设接地线，也就是连接接地线，从而减少了雷击闪电的产生。耦合地线的主要功能是将塔地网与邻近杆段的地网进行很好的连接，也就是在电网中设置了一个持续延伸的接地体，这样可以提高电网在闪电攻击时对邻近的杆塔的分流系数和地线的耦合系数，同时也可以降低塔杆的接地电阻，提高输电线路的抗雷能力，减少短路。

结语

闪电是人类认识和研究的一种自然现象。同时，人类社会中的各种电力、通讯、交通等与人类生活密切相关的各种文明也受到了持续的破坏。只有通过各种措施才能最大限度地减少雷击造成的损失。输电线路的防雷保护应结合线路的电压等级、输电线路的负荷性质、系统的运行模式、线路路径所在区域的气象条件、地形和土壤电阻率，通过技术和经济比较，根据不同线路的特点和特性制定不同的保护方案，不能不惜任何代价追求防雷效果，特别是对于一些不重要的负荷线路。输电线路的防雷措施必须与变电站的绝缘水平相协调，优先确保变电站内电气设备和电源的安全。

参考文献

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