浅析高压输电线路综合防雷技术
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作者: 谭蒙库
在输电线路的设计、施工和运行中，经常遇到线路雷电污闪等一些问题，线路绝缘已经提高到相当水平，杆塔接地装置一再改进，但线路雷电污闪事故仍然发生，本课题就是就高压输电线路综合防雷技术进行分析。
1、接闪
接闪就是将在一定范围内出现的闪电能量按照人们设计的通道泄放到大地中去。架空线路的安全在某种程度上取决于能不能利用有效的接闪装置，把一定保护范围内的闪电放电捕获到，纳入预先设计的对地泄放的合理途径之中。常用的线路接闪装置有避雷针、消雷器、避雷线等，它们都是用金属材料做成，安装在制高点。
2、消雷装置
装消雷装置就是根据上述接闪原理，利用避雷针、消雷器等装置的结构。在输电线路所经过的容易受雷击的地段装设消雷装置。各种消雷器的设计思想是希望改变接闪器的材料和形状来产生电流综合雷云中的电荷，让雷云在消雷器的保护范围内无法建立起接闪所需的场强，把雷电荷消灭掉或限制放电电流；各种提前发射接闪器的设计思想是企图把避雷针的接闪效果提高，即扩大保护范围，引雷塔是其中之一。
2.1引雷塔
该装置基本思路是：对输电线路所在地段的雷电影响范围内的地形地物做一定的调查，然后从雷电产生的外部环境，如：水气资源丰富，风口、哑口、地下矿藏、土壤电阻率、高山大岭等等分析。雷电容易在该段线路上产生的真正原因，然后，采用消雷装置一引雷。所谓引雷就是把空中带有一定阶性的雷电荷通过接闪装置把能量提前释放。这种接闪装置要求装设的地点要设计准确。可以放在长年风向或迎风面的前端或山顶山尖处。这种装置可以用雷击计数器来计数它的雷击次数。释放后的空中雷电荷能量大大减弱，仍有一定能量的残存电荷可以通过输电线路自身的抗体抵御。该设想在山区的线路上有所印证。当多次遭受雷击的地段装设了引雷装置后，方圆60多公里的线路在此之后没有遭到雷击的危害记录。
2.2避雷针
避雷针是一种主动式接闪装置，其功能就是把闪电电流引导人大地。强大的雷电场就像炸药缺少引信一样避雷针所指的空间就像引信，由于避雷针的引导会一触即发。因为其高度和良好的接地条件要优于其它位置，同时尖端形成的电场又大干其它地方，所以强人的雷电场以避雷针为中心放电区，如果说避雷针本身不具有电抗，接地电阻又达到零值，数以亿安计的雷电流可以顺利通过它，不会形成热效应和雷电位，便可达到避雷目的。但避雷针本身和引线存在着电抗，接地电阻不可能为零，所以雷击过程中，它没有避雷能力，只起到雷击位置的引导作用。
3、避雷线
高压线架设高、距离长、穿越地形复杂，容易被雷击。避雷针的保护范围不足以保护上千公早的输电线，闪此避雷线作为保护高压线是必不可少的。严格地讲，避雷线由悬挂在空中的水平接地导线、接地引下线和接地体组成，其主要的目的就是防止雷直击输电导线，此外还有如下的作用：1)击塔顶时起到分流的作用，从而减低塔顶的电位，2)对导线有耦合的作用，从而降低绝缘子串上的电位；3)对导线有屏蔽的作用，从而降低导线上的感应电压。
采用接地的避雷线是架空送电线路最有效的保护，输电线路的防雷，应根据线路的电压等级、负荷性质和系统运行方式，并结合当地地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等情况，通过技术经济比较，采用合理的避雷线架设方式：1)35kV线路不宜全线架设避雷线，一般在变电所的进线段架设1-2kin的避雷线，同时在雷电活动强烈的地段架设避雷线；2)llOkV线路应全线架设避雷线，山区应采用双避雷线；但在年平均雷暴日数不超过15日或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可不架设避雷线。3)220kV线路应全线架设避雷线，同时应采用双避雷线。防雷设计中应保证雷电不致绕过避雷线路而直接命中导线。绕击或然率表示线路每次落雷绕过避雷线而击中导线的机会。
可见避雷线对线路的保护效果主要取决于其保护角的大小。所谓保护角即避雷线与导线的连线和垂线的夹角。避雷线的保护角愈小，其遮蔽效果越好。因此，杆塔上避雷线对边导线的保护角，一般采用20°―30°。对于一些常遭雷击的线路薄弱环节需适当减小保护角。在设计过程中可以通过改变塔彤的设计束减小保护角，对一些特别严重的情况，甚至可以考虑将塔形保护角设计由以往一般采用的正值改为负值(这样做也会在一定程度上增加铁塔的机械负荷，也会增加一定的杆塔造价)。对于运行线路还可采用v型绝缘子串减小保护角。
4、分流，耦合
避雷线本身就具有分流的作用。对一些常遭雷击的线路，为了提高线路的防雷性能，减少线路的雷击跳闸率，可采用在导线下面加挂耦台线(架空地线)的办法。加挂耦合地线虽然不能减少绕击率，但能在雷击杆塔时起分流和耦合作用。降低杆塔绝缘上所承受的电压，提高线路耐雷水平。
垒国不少地区的运行经验证明，在高土壤电阻率地区的110kV及以上的输电线路采用耦合地线效果很好。据华东中试所实测，耦合地线的分流作用为12％－22％，平均为17％这是很可观的。
耦合地线与导线问，在档距中央应保持足够的垂直距离(最小3m)，以防大风，覆冰和脱冰时发生导线与耦合地线碰线短路，以及雷击杆塔时反击导线的事故。北京等地某 10kV线路在大风和雷击时，曾发生过这种事故。浙江、广东等地的运行经验证明，档距中央耦合地线与导线间的最小距离，lOkV采用3米即能保证安全运行。在覆冰厚度增大15毫米以上的重冰区，还应适当加大上述距离。
5、接地
接地是为了将已经纳入防雷系统的闪电能量泄放人大地，良好的接地才能有效地降低引下线上的电压，避免发生反击。电气设备的接地是保证人身安全及电气设备正常工作的重要部分，也是防雷技术最重要的环节。接地按其作用可分为三类：1)保护接地，指正常情况下将电气设备外壳及不带电金属部分的接地。如发电机，变压器等电气设备外壳的接地。2)工作接地，指电力、通讯等系统中利用大地做导线或为保证其正常运行所进行的接地。如供电系统中的三相四线制中的地线，某些变压器中性点接地等。3)防雷接地，指过电压保护装置或设备的金属结构的接地。如避雷器的接地、避雷针构架的接地等，也称过电压保护接地。
接地装置由接地体和接地线组成。输电线路杆塔接地装置通过秆塔或引下线与避雷线相连，其主要作用是将直击于输电线路的雷电流引入大地，以减小雷击引起的停电和人身事故，此外还应保证继电保护装置能可靠地动作。无论是防直击雷或感应雷，最终都是通过接地装置将雷电流送入大地。没有完善的接地系统所有防雷措施的防雷效果都不能发挥出来，所以它是整个防雷系统中最基础的一个环节。
接地装置的接地电阻通常南二部分组成：第一部份：接地体本身的电阻，通常接地电极都是用金属做成，这部分电阻只占接地电阻的1％Ⅳ2％，可以忽略。第二部份：接地电极与土壤接触部分的接触电阻，在一般土壤中这部分占接地电阻的20％－60％。第三部份：电流流经接地极流入壤后散流时的电阻，这部分散流电阻由土壤电阻率决定。
目前采取的降低接地电阻的方法主要有以下几种：更换土壤；人工处理土壤(对土壤进行化学处理)；深埋接地极；多支外引式接地装置。用接地电阻降阻剂；利用水和与水接触的钢筋混凝土体作为流散介质；采取伸长水平接地体，采取污水引入；采取深井接地等等
6、结语
本文分析了状态加强中防雷害的几种有效手段，同时介绍输电线路避雷线的作用，对于今后我国输电线路抗雷设计具有一定帮助。
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