輸電線路防雷措施淺談

蔣勇

近年來，隨著電網規模的不斷擴大，因雷擊引起的輸電線路運行故障問題越來越多，嚴重影響了輸電線路設備安全運行。因此，對輸電線路的防雷保護并找到一合理有效的輸電線路防雷措施，是我國電力企業始終關注的重要問題。

一、常見輸電線路防雷措施

雷電對輸電線路以及電網運行的安全造成的危害主要表現在：當雷電放射到輸電線路上，就會使輸電線路上的過電壓升高，致使線路繼電保護動作出現跳閘現象。雷電擊中出現輸電線路熔毀、導線熔斷或者損毀的現象，較強電流產生的強大動力還可能會導致輸電線路桿塔等一些電力機械設備造成損傷。有效地對輸電線路進行防雷保護是十分必要的，且對降低經濟損失與提升電力系統的運行安全水平有非常重要的意義。

（一）架設避雷線

在輸電線路的綜合防雷保護中，架設避雷線是最常見的一種防雷措施，同時也是最基本、最有效的保護手段，110-220千伏線路一般沿全線架設。避雷線為用于屏蔽相導線直接攔截雷擊的架空導線，其布置方式為在基桿塔處接地，由每個檔距中的量根避雷線裝置組成閉合回路，并將避雷線經過一個小間隙對地絕緣，可以降低由于架設避雷線引起工作電流在回路中會產生感應電流所產生線路的功率損耗。對于架設避雷線的輸電線路，當輸電線路受到雷擊的情況時雷擊電流將以避雷線裝置作為通過介質而進一步流向大地，有效避免輸電線路在雷擊時出現過電壓擊穿線路絕緣的損壞。此外，架設的避雷線還能在輸電線路受到雷擊時有效起到分流效果，使得桿塔的電流得到有效降低，最終有效降低桿塔頂部的電位。對于架設避雷線的輸電線路，其避雷線的防雷效果是與輸電線路的電壓成正比的，電壓越高，避雷效果越好。

（二）、降低輸電線路接地電阻

降低輸電線路鐵塔接地電阻也是輸電線路防雷措施中比較常見的防雷手段，眾所周知，輸電線路的耐雷水平和接地電阻是成反比的，通過架設避雷線與降低桿塔腳電阻兩種形式的防雷措施相配合，可以使得輸電線路的防雷性能得到有效增強（降低雷擊時輸電線路的過電壓作用）。在具體實施防雷過程中應根據基桿塔土壤的電導率情況最大化的降低輸電線路接地電阻，使接地電阻值保持在一定范圍內。如某有避雷線的66kV輸電線路，基桿塔土壤的電導率為2000Ω·m，雷季平均雷暴日數大于40次則應維持其每基鐵塔接地電阻值在30以下。如果出現接地電阻值超過規定允許范圍時，應根據實際情況適當采取手段降低輸電線路鐵塔接地電阻，達到有效增強輸電線路防雷能力的目的。

（三）、增加耦合地線

對于輸電線路的防雷設計，如果受條件限制難以進行降低桿塔接地電阻過程，此時可考慮在導線下方架設耦合地線的方式。這種防雷設計尤其適用于山區輸電線路的防雷保護，能夠有效降低雷擊跳閘率。其增強輸電線路防雷性能的機理為增大避雷線和輸電線之間的耦合系數，此外還能夠使得通過桿塔的雷電電流向兩側分流，進而有效降低輸電線路的雷擊跳閘率。

（四）、裝設線路型避雷器

在某些情況下，既使全線架設避雷線也有可能導致輸電線路在雷擊時出現線路過電壓的現象發生。此時如果對輸電線路進行架設線路型避雷器，避雷器能夠對輸電電路過電壓超過一定程度的情況產生動作，雷擊電流分為兩部分，其中一部分通過避雷器產生的低阻抗回路流向大地，另一部分則通過避雷線流入其他鐵塔，限制了線路電壓的進一步升高，因而可以提高輸電線路耐雷水平。此外，雷擊產生的電流在流經避雷線和導線時會通過電磁感應發生耦合分量，使線路電壓升高，線路與塔頂間的電位差降低，有效避免絕緣子發生閃絡的情況發生。

（五）、裝設自動重合閘裝置

裝設自動重合閘裝置也是一種重要的輸電線路防雷措施，在我國66kV及以上高壓輸電線路中應用常見。安裝自動重合閘裝置的輸電線路雷擊自動重合閘成功率可達75%-95%左右。線路自動重合閘裝置通過完成自動重合閘，可有效提高輸電線路的穩定工作性能，但輸電線路在受到雷擊完成線路重合閘時，為了保證輸電線路的安全可靠性，還需對輸電線路瞬時故障進行必要的檢查，分析和判斷雷擊原因，清查出輸電線路中可能存在的雷擊隱患。

二、輸電線路防雷目標

在我國跳閘率比較高的地區的高壓線路由雷擊引起的次數約占40～70%，尤其是在多雷、土壤電阻率高、地形復雜的地區，雷擊事故率更高。那么，如何才能做好輸電線路的防雷設計，減少電力系統的雷電事故呢？應主要包括以下四個方面：

1、防止雷直擊導線。沿線架設避雷線，有時還要裝避雷針與其配合，有效避免雷擊造成閃絡和擊穿。

2、防止雷擊塔頂或避雷線后引起絕緣閃絡。降低桿塔的接地電阻，增大耦合系數，適當加強線路絕緣，在個別桿塔上采用避雷器等。

3、防止雷擊閃絡后轉化為穩定的工頻電弧。適當增加絕緣子片數，減少絕緣子串上工頻電場強度，電網中采用不接地或經消弧線圈接地方式。

4、防止線路中斷供電。采用自動重合閘，或雙回路、環網供電等措施。

三、對輸電線路的防雷保護

可以通過多種方式對輸電線路進行防雷保護，比如在輸電線路上安裝自動式重合閘、安裝氧化鋅的避雷器、對輸電線路采取消弧線圈的接地方式等多種方式。

在輸電線路上安裝自動式重合閘，因為雷擊出現的閃絡問題大多數可以在電力系統跳閘之后自動恢復輸電線路的絕緣性能，因此重合閘的成功率比較高。安裝自動式重合閘是對輸電線路進行防保護雷的一項非常重要措施，可以有效地確保雷擊跳閘之后輸電線路供電的可靠性。在輸電線路上安裝氧化鋅的避雷器也可以對輸電線路進行很好的防雷保護，雖然安裝氧化鋅的避雷器造價較高，但是防雷的效果是最好的，可以預防輸電線路上的各種過電壓，不過因為避雷器自身需要進行定期檢查和試驗，所以運行的成本比較高，對那些交通不便的偏遠地方不適宜采用這種方式，一般采用在35kV的輸電線路上。對于那些雷電活動比較強烈，而接地電阻又很難降低區域的輸電線路上可以采取消弧線圈的接地或者中性點不接地的方式，很多因為單相閃絡著雷發生接地故障都能夠被消弧線圈消除。然而在兩相或者三相著雷的時候，因雷擊而引起的第一相導線開始閃絡時并不會導致跳閘，因為導線閃絡之后就相當于線路中的地線，其耦合作用增加，使得未閃絡的相絕緣子串電壓逐漸下降，進而提升了輸電線路的耐雷性能。

對輸電線路的防雷保護措施不僅僅包括以上所述的方法，另外還有很多其他方式預防雷擊。比如適當的增加輸電線路的絕緣設備，使得建弧率降低;在輸電線路上安裝可控放電式的避雷針，通過行雷閃放電的方式對雷云電荷進行泄放，避免下行雷強烈的閃放電;在輸電線路上架設避雷線，可以阻礙雷直擊輸電線路的導線，降低輸電線路導線上的過電壓。所以對輸電線路的防雷措施很多，需要根據輸電線路的實際情況采取相關的防雷措施。

四、結語

因為雷擊對于輸電線路的損害太大，所以對輸電線路的防雷保護措施應當作為我們維護輸電線路運行的重中之重。在選擇運用哪種輸電線路的防雷措施時，應當全面考慮輸電線路的系統運行模式、線路的重要程度輸電線路經過區域雷電活動的頻率、強弱和地形地貌特征、以及輸電線路經過地區土壤電阻率高低等情況，結合輸電線路經過地區原有的線路運行經驗，經過對技術經濟等方面的比較，因地制宜地對輸電線路采取科學合理的防雷保護措施，盡量降低雷電給輸電線路帶來的損害，保證輸電線路的安全穩定運行。

（作者單位：國網江蘇省電力有限公司宿遷分公司）