淺析架空線路防雷措施

摘 要： 文章簡單介紹了防雷原則和措施，對高壓輸電線路防雷工作提出了一些合理的防雷方式，以提高輸電線路耐雷水平。

關鍵詞： 架空線路 雷擊跳閘 防雷措施

隨著國民經濟的發展與電力需求的不斷增長，電力生產的安全問題越來越突出。對于架空線路來講，雷擊跳閘一直是影響其供電可靠性的重要因素。雷害事故幾乎占線路全部跳閘事故三分之一強。因此，在確定線路的防雷方式時，應全面考慮線路的重要程度、雷電活動的強弱、地形地貌的特點、土壤電阻率的高低等條件，根據技術—經濟比較的結果因地制宜，采取合理的保護措施。

一、防雷原則

1.防止發生繞擊。

2.防止發生反擊。

3.防止雷擊閃絡后建立工頻短路電弧。

4.保證線路不間斷供電。

5.特殊桿塔的保護。

二、防雷措施

1.架設避雷線

架設避雷線是高壓架空線最基本的防雷措施，其主要要是防止雷直擊導線，同時還具有以下作用：（1）分流作用，減小流經桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位；（2）通過對導線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓；（3）對導線的屏蔽作用還可以降低導線上的感應過電壓。通常來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好，而且避雷線在線路造價中所占的比重也愈低。

2.降低桿塔接地電阻

為提高輸電線路的防雷可靠性，每一根桿塔一般都應敷設接地裝置，并與避雷線連接。對于一般高度的桿塔，降低桿塔沖擊接地電阻是提高線路耐雷水平、降低雷擊跳閘率最經濟的方法。在ρ≤300Ω·m的良好導電的土壤中，降低接地電阻并不困難，也不會使造價顯著增加，所以應努力設法降低它。可對同一條線路采用分段改造，降低相鄰桿塔的接地電阻，與相鄰線路鄰近桿塔接地連接，將桿塔延伸到周圍土壤電阻率低的地區。

3.架設耦合地線

耦合地線不僅有耦合作用，而且有分流作用，能減少線路雷擊跳閘次數。在高土壤電阻率地區的220kV及以上的輸電線路上采用耦合地線，效果很好。耦合地線與導線間在檔距中央應保持足夠的垂直距離，以防大風、覆冰和脫冰時發生導線與耦合線碰線短路及雷擊桿塔時發生反擊導線的事故。運行經驗說明，加耦合地線后，線路的跳閘率約降低50%。

4.消弧線圈接地

消弧線圈具有減少電力系統單相接地故障、保證系統不間斷供電的作用。在110kV變電站的35kV系統采用中性點經消弧線圈接地的方式，可使由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。而在二相或三相落雷時，由于先對地閃絡的一相相當于一條避雷線，增加了分流和對未閃絡相的耦合作用，使未閃絡相絕緣上的電壓下降，從而提高了線路的耐雷水平。

5.裝設線路型避雷器

在線路上安裝氧化鋅避雷器，減少線路雷擊事故。理論計算分析和實踐證明，將線路避雷器應用到雷電活動強烈、土壤電阻率高、降低接地電阻有困難的線段，可提高線路的耐雷水平。但線路避雷器造價較高，限制了其使用范圍。

6.裝設可控放電避雷針

可控放電避雷針以變化緩慢的小電流上行雷閃放電形式釋放雷云電荷，避免強烈的下行雷閃放電危害為設計基礎。通過數千次高壓放電試驗，證實其引發的是上行雷，具有保護可靠性能高、范圍大、不受保護物高度影響等特點，可以有效防止由于雷擊塔頂造成的反擊，對繞擊也有很好的防護作用。其多用于山頂、開闊地區或多雷區。

三、高壓輸電線路防雷技術

1.產生繞擊的原因

（1）保護角

地線與邊導線的保護角α變大，垂直平分線斜率增加，繞擊區加大，從而使繞擊數增加。根據計算，當α＞20°時，繞擊就會明顯增加，因此，應減小保護角。

（2）桿塔高度

當塔高增高時，繞擊次數也會增加。塔高較高時，地面屏蔽效應減弱，相當于拋物線的相對位置發生變化，繞擊區變大，使雷擊中導線。當桿塔相當高時，地面屏蔽作用變得很弱，幾乎所有落入垂直平分線以下區域的雷都會擊中導線，所以繞擊次數將趨于飽和，不再隨塔高而增加。因此，應降低桿塔高度。

（3）線路絕緣水平與波阻抗

在繞擊事故中，小雷電流所占的比例較大。線路總的落雷數及擊中線路的雷電流幅值的分布情況，用磁鋼棒測得的雷電流值概率分布曲線與桿塔結構有關。

（4）地形對繞擊率的影響

山區線路的繞擊率(尤其是坡度較大的山區)遠大于平原地區。地面的屏蔽作用發生改變，繞擊區域會隨之改變。當線路沿著斜山坡走向時，在山坡外側，雷電拋物線的位置會隨著斜坡向下移動，繞擊區增大。對山坡內側，由于雷電拋物線的位置向上移動，使繞擊減少。在一定的條件下，斜山坡外側的繞擊數可用山坡的角度加保護角來計算，斜山坡內側可由保護角減去山坡的角度來計算。

2.減少直擊事故的措施

對于220kV／66kV輸電線路來說，感應雷過電壓一般可不予考慮，因為感應雷過電壓幅值一般為300kV，最大值不超過500kV，而66kV線路的絕緣水平一般為500kV及以上，感應雷過電壓的幅值一般低于220kV／66kV線路的絕緣水平，不會導致線路閃絡跳閘。對于220Kv/66kV線路來說，危害線路的主要是直擊雷。直擊雷主要為繞擊和反擊兩種形式。線路的繞擊耐雷水平遠低于其反擊耐雷水平。輸電線路的避雷線和桿塔，可以將幅值較高的強雷攔截，使線路承受反擊的考驗，避免繞擊跳閘事故的發生。對于幅值較低的弱雷，避雷線與桿塔的吸引力不如強雷大，弱雷(指15—30kA)可能避開桿塔和避雷線的防護而繞擊于導線上。當弱雷的幅值超過線路的繞擊耐雷水平時，將發生雷擊跳閘。如果有可能將引起繞擊的雷(幅值在15—30kA)引到避雷線或桿塔上，則既能避免繞擊，又不會造成反擊。為防止接地體反擊，應提高接地體反擊耐雷水平，可采取降阻、均壓、屏蔽、分流、增加絕緣等措施。

3.大跨距桿塔的防雷

大跨距桿塔防雷是輸電線路的關鍵環節。雷擊停電不易修復，而且高度高，著雷機會是以高度的平方增加，感應電壓分量高，塔身電感大，這些對防雷都不利。因為高塔落雷時塔頂電位高，感應過電壓大，而且受繞擊的概率也較大，所以應降低桿塔接地電阻，以補償其在防雷方面的不足。當土壤電阻率大于2000Ω·m時，接地電阻不宜超過20Ω。對于大檔距線路，除盡量降低接地電阻外，同時還要增加絕緣子，提高桿塔的絕緣水平，并可在此跨越的金屬桿塔上裝設線路避雷器。有避雷線的大跨越桿塔，避雷線的保護角應小于20°。