浅议输电线路的防雷保护
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摘要：随着我国电力事业的发展，输电网络越来越密集。雷击引起的输电线路跳闸故障也日益增多，不仅影响设备的正常运行，而且极大地影响了日常的生产、生活。雷击已成为影响输电线路安全可靠运行的最主要因素。笔者根据多年实践经验，积极开展对等试验研究工作，分析了线路防雷的基本任务和防雷设计的方法，并找到许多有效的防范措施。
关键词：输电线路防雷保护措施
河源电网位于广东电网粤东主通道上，有3个县紧挨江西革命老区。现有的35-500kV相关输电线路约3500多公里，约80%均分布在山区，线路所经地区为多雷区。地处粤东北部的河源电网，地区年均雷暴日达70日以上，线路雷击跳闸是整个电网跳闸的重要原因，经常占到跳闸总数的80%以上。所以防止雷击跳闸可大大降低输电线路的故障，进而降低电网中事故的发生频率。
一、输电线路防雷保护的基本任务
采用技术上与经济上合理的措施，将雷击事故减少到可以接受的程度，以保证供电的可靠性与经济性，是线路防雷的基本任务，包括以下四个方面：
（一）不绕击。用避雷线或改用电缆等措施，尽量使雷不绕击到导线上。
（二）绝缘子不闪络。用改善接地或加强绝缘等措施，使避雷线或杆塔受雷击后，绝缘子不闪络。
（三）不建立稳定工频电弧。即使绝缘子串闪络，也要它尽量不转变为稳定的工频电弧，开关不跳闸。为此应减少绝缘子的工频电场强度或者电网中性点采用不接地或经消弧圈地的方式。这样可使由雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除，不致引起相间短路和跳闸。
（四）不中断电力供应。这是最后一道防线，即使开关跳闸也不中断电力供应。在送电线路防雷中，允许有一小部分雷击引起线路绝缘子闪络，然后用减少建弧率以及自动重合闸的办法，把雷害引起的停电事故数减少到可以接受的程度。
二、输电线路防雷设计方法
目前，我国输电线路的防雷保护有很多形式。在选择输电线路的防雷设施时，应按照当地的雷电活动情况、系统的中性点接地方式、输电线路的绝缘情况、有无自动重合闸或备用自投装置、负荷的重要程度等各项条件来综合考虑，并按照技术经济比较的结果来作出决定采用最佳保护方案。在输电线路防雷设计中，必须紧密结合当前电力生产和建设的实际情况，不断收集和积累各种数据和资料，经常总结防雷保护工作中的经验教训，提出新的更加有效的保护技术措施，制造相应的保护装置，以满足不断发展的电网的需要。为了保证防雷保护的设计技术的先进性和设计方案的合理性，必须根据当地雷电活动情况和电力网的具体特点等，进行充分的技术经济论证。
三、输电线路防雷措施
（一）架设避雷线
架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还具有分流作用、耦合作用和屏蔽作用，从而减小流经杆塔的雷电流，以降低塔顶电位，减小线路绝缘子的电压，降低导线上的感应过电压。通常来说，线路电压愈高，采用避雷线的效果愈好，而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈低。因此，从理论上来说，110kV及以上电压等级的输电线路均应全线架设避雷线。同时，为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率，避雷线对边导线的保护角以20°～30°为宜。220kV及330kV双避雷线线路应做到20°左右，500kV及以上的超高压、特高压线路都架设双避雷线，保护角以15°为宜。
（二）安装线路避雷器
近年来，随着金属氧化物避雷器技术的成熟，以及制造成本的降低，在输电线路运用避雷器保护已经逐渐被人们认同，国内外已有充分的运行经验，安装避雷器的杆塔基本上不出现雷击跳闸，目前我国各地都在大量进行应用。加装线路避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流从避雷线传入相临杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线，传播到相临杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流，这种分流的耦合作用将使导线电位提高，使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络，因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。
线路避雷器有两种类型，即带串联间隙和无串联间隙两种，因运行方式不同和电站避雷器相比在结构设计上也有所区别。线路避雷器安装时应注意：要选择多雷区且易遭雷击的输电线路杆塔，最好在两侧相临杆塔上同时安装；垂直排列的线路可只装上下两相；安装时尽量不使避雷器收力，并注意保持足够的安全距离；避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不小于25平方毫米，尽量减小接地电阻的影响。
（三）降低杆塔接地电阻
杆塔接地电阻是影响塔顶电位的重要参数，对于一般高度的杆塔，当杆塔型号、尺寸与绝缘子型号和数量确定后，降低杆塔接地电阻对提高架空送电线路耐雷水平、减少反击概率是非常有效的。当杆塔型式、尺寸和绝缘子型式、数量确定后，影响线路反击耐雷水平的主要因素则是杆塔接地电阻的阻值。各种电压等级，线路耐雷水平均随杆塔接地电阻的增加而降低。依据雷电流幅值累积概率分布的固有特点：低幅值雷电流出现的概率明显大于高幅值雷电流出现的概率。由此可知，随着系统标称电压的提高，杆塔接地电阻的作用将变得更加重要。根据不同地形、土质，采取不同的改造接地网的技术方法，可有效降低所改造杆塔的接地电阻。实践证明，改善接地是很有效的防雷改进措施。
（四）架设耦合地线
在降低杆塔接地电阻有困难时，可以采用在导线下方架设地线的措施，其作用是增加避雷线与导线间的耦合作用以降低绝缘子串上的电压。此外，耦合地线还可增加对雷电流的分流作用。运行经验证明，耦合地线对降低雷击跳闸率的作用是很显著的，尤其在山区的线路其效果尤为明显。
（五）保护间隙防雷
在中性点直接接地的电网中，保护间隙被击穿时，要发生短路现象，其原因是保护间隙击穿时，就和中性点接地处形成单相短路回路。在中性点不接地的电网中，当两相间隙同时击穿时，就要发生相间短路。由于间隙击穿时不能自动灭弧，所以会引起电源侧断路器自动跳闸，从而对输电线路及其设备起到保护作用。
（六）装设自动重合闸
众所周知，山区的输电线路，特别是架设在雷电活动频繁的山上的线路，线路雷击跳闸是不可避免的，重合闸装置是则不失为线路防雷的好办法。这样可提高重合闸装置动作的可靠性，有效地保证雷击跳闸后的供电可靠性。双回线路雷击同时跳闸次数约占总雷击跳闸次数的70%，为此应尽量减小雷电反击造成的同塔双回线路同时跳闸率（雷电绕击因雷电流较小，一般不会造成双回线路同时跳闸），可在原有同塔双回线路杆塔上采用不平衡绝缘方式，即在其中一回线路中增加2片绝缘子，来提高该回线路的耐雷水平，而另一回线路保持原有绝缘水平不变。这样，雷击杆塔时弱绝缘的一回线路先闪络，闪络后的导线又相当于地线，增加了对强绝缘回路导线的耦合作用，使其不跳闸。
四、输电线路的维护
为了防止雷击跳闸停电，除了在防雷技术上多做研究之外，应该定期对输电线路进行管理与检修。应根据地形条件和气候条件等综合考虑运行方式，并对防雷设备的接地情况进行检查，在输电线路管理中，要增加巡视站，定期清理线行下的树枝等；尽量避免电能在输电网中的损耗，降低损耗可以通过加强电力网的维护工作来实现，其维护工作主要是定期清扫线路、变压器、断路器等的绝缘子和绝缘套管等。值得一提的是，我们在实际工作中，应综合考虑系统的运行方式、防止雷击永久性故障和降低雷击跳闸率，还要根据线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特点、清理线行周围的不利因素、加装线路避雷器和接地电阻监测等措施，以降低雷电天气对输电线路造成的危害。
五、结语
综合上述，对于防止架空配电线路导线雷击断线措施是多种多样的，各有优缺点，随着防雷击术的研究和发展，输电线路防雷的保护措施会越来越多，在实际中，输电线路的防雷保护是一个系统工程，要从实际出发，因地制宜，综合治理，并重视和加强管理和维护检修，定能有效地防止雷电对电网造成的损害，确保电网安全。
参考文献：
1. 胡洪泉：《防雷装置检测中常见疑难问题分析及解决办法》，《吉林气象》，2009年第4期。
2. 周荣斌：《线路型避雷器的应用》，《广东电力》，2005年第12期。
3. 李景禄：《现代防雷技术》，中国水利水电出版社，2009年4月第1版。
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