浅议输电线路防雷措施

作者：杨尚彬

来源：《电子世界》2013年第14期

【摘要】输电线路和雷击跳闸一直是困扰安全供电的一个难题，雷害事故几乎占线路全部跳闸事故一半以上。找到更有效的线路防雷保护措施，是电力工作者关注的难题。通过对雷击线路的危害的分析，找出各种改善线路雷电性能的措施。

【关键词】输电线路；雷击跳闸；防雷措施

近年来，由于雷击引起的高压线路跳闸的次数日益增多，不仅影响供电设备的正常运行，且极大地影响了供电的可靠性。雷击架空输电线路引起的事故率更高，带来了巨大的损失。为减少高压线路的雷击跳闸故障，采取了以下防雷措施：如全线架设避雷线、降低杆塔接地电阻、采用差绝缘技术、提高线路绝缘水平、采用不平衡方式、采用消弧线圈接地方式、安装线路氧化锌避雷器等。尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的山区，雷击架空输电线路引起的事故率更高，防雷工作要求更高。

1.架空输电线路常用的防雷措施

架空输电线路是电力网及电力系统的重要组成部分。由于它暴露在自然中，因此极易收到外界的影像和伤害，其中最主要的一个原因就是雷击。架空输电线路所经之处大都为旷野、高山和丘陵，输电线路长，遭遇雷击的几率较大。

架空输电线路雷害的事故形成通常要经历这样的四个阶段；输电线路收到雷过电压的作用；输电线路发生闪路；输电线路从冲击闪路转变为稳定的工频电压；线路跳闸；供电中断。针对雷害事故形成的四个阶段。现代输电线路在采取防雷保护措施时，要做到“四道防线”[1]，即：

（1）防直击，就是使输电线路不受直击雷。

（2）防闪路，就是使输电线路受雷后绝缘不会发生闪路。

（3）防建弧，就是使输电线路发生闪路后不建立工频电弧。

（4）防停电，就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。

2.架空输电线路防雷的具体措施

2.1 全线架设避雷线

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，同时还具有以下作用：

（1）分流作用，以减小流经杆塔的雷击电流，从而降低塔顶的电位。

（2）通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压。

（3）对导线的屏蔽作用还可以减低导线上的感应过电压。

当雷电直击于输电线路时，避雷线将雷电流引入大地，由于接地电阻值大小有所不同，因而在杆塔顶造成不同的电位[2]。

雷云放电将引起导线感应过电压Ug，Ug与主放电点电流幅值I及挂线高hd成正比，与雷击点的距离成反比。无避雷线的导线感应雷电压：Ug=ahd

当有避雷线时，对输电线路起到屏蔽作用。雷电波在避雷线传输时，与避雷线平行的输电线路在避雷线磁场保护下，因为耦合作用获得一定的电位U2，U2=KU，K为耦合系数。

由于避雷线的屏蔽作用，输电线路上的感应电压为：Ug=ahd（1-K），式中：a—系数，其值等于以kA/μs为单位的雷电流平均陡度，K—线间耦合系数。

从上两个公式可以看出，在a、hd为固定值时，装设避雷线可降低感应过电压Ug，对避雷线全线路封闭，减少雷电直击率。

避雷线保护导线范围用保护角表示，通常将避雷线与外侧导线的连线和避雷线对地垂直线之间的夹角a成为保护角。

单根避雷线保护范围可由作图法确定：

（1）由避雷线向下作与其铅垂面成25°的斜面构成上部空间；

（2）在h/2处转折，在地面上水平距为h的直线端相连的斜面构成下部空间；

（3）空间中高度为hx的水平面即为对应的避雷线两侧的防护范围。

当hx≥h/2时，rx=0.47（h-hx）P

当hx

式中：rx—保护宽度；

h—避雷线悬挂高度；