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摘要：电力作为国民经济的基础性产业，为了最大限度地满足社会的用电需求，需不断加强其供电的可靠性和供电量。这就迫使供电企业需要结合社会的需求以及管理经验来进行变革，实现科学有效的架空输电线路的运行维护管理，架空电力是电力系统的重要组成部分,集合了发电、输电以及变配电和用电集中功能。架空线所在的位置都是在野外,途径高山、河流等，自然环境较为恶劣,极易遭受雷击。因此，如何提高架空线路防雷水平,是本文所要探讨的。
关键词：架空线路；防雷措施；问题
1.雷击对架空输电线路的危害
雷害对输电线路的危害形式主要有两种: 直击雷和感应雷。在实际运行中，常常是根据故障现象和以往经验来分析电压等级架空输电线路受到雷害的原因。这样的分析方法很难对雷害原因做出准确判断，进而影响防雷的效果。对于架设在丘陵、山地地区的线路，山坡地形等因素对地面的空间电场影响比较大，绕击率达到平原地区线路的3倍以上。直击雷过电压是雷电中危害电力设备绝缘最严重的一种。它的峰值非常高，容易对输电线路造成烧伤、击穿、绝缘子闪络甚至导线被击断而引起停电事故等严重破坏现象。
2.当前架空输电线路防雷存在的问题
2.1 线路绝缘问题
输电线路的耐雷水平主要受到绝缘子性能好坏的影响。当前，一些线路运行单位疏于对绝缘子进行全程管理，甚至造成一些未经严格质量检验的劣质绝缘子挂网运行。即便挂网运行之后，也没有定期按照相关规程来对一些绝缘子进行检测，及时发现和更换已经劣化或是绝缘性能不满足运行要求的绝缘子。所有这些因素都会造成线路绝缘出现问题，进而影响架空输电线路的实际防雷效果。
2.2 安装避雷针问题
架空输电线路常用到的一项防雷措施就是安装避雷针进行防雷。然而，在实际应用当中，却容易暴露一些问题。有时，避雷针的不正确安装使得线路遭受雷击的概率增大。此外，避雷针的保护范围也不够大。避雷针具有引雷的作用，所以会增加受到雷击的次数。雷电被吸引到避雷针上后，会沿着避雷针流入大地，这个过程会在周围形成磁场并产生截应过电压。当截应过电压产生的作用大于被保护物的自然屏蔽装置所起的屏蔽作用时，感应过电压就会损坏被保护区内的弱电设备。
3.提高架空输电线路防雷能力的具体措施
3.1 架设避雷线
架空输电线路的防雷保护措施中，最基本和有效的措施就是架设避雷线。避雷线不仅能起到防止导线被雷电直击的作用，还能起到多方面作用: ① 起到分流的作用，可以减小雷电流流经杆塔，使塔顶电位降低。② 起到减小输电线路绝缘子电压的作用。③ 还能通过对导线的屏蔽作用使导线受到的感应过电压减小。此外，为了使绕击率减小，提高对导线的屏蔽作用，要尽量减小避雷线对边导线的保护角，110 kV 线路的保护角不宜大于15°，220 kV 及以上线路的保护角均不宜大于0°。
3.2 装设线路自动重合闸装置
考虑到架空输电线路受到雷击导致跳闸的原因往往是由于瞬时性的接地而引起的故障，因此，通过加装线路自动重合闸装置，可以使输电线路在遭受雷击跳闸后能够自动重合，从而提高了输电线路供电的安全和可靠性。
3.3 降低杆塔接地电阻
作为最直接和有效的防雷措施之一，降低杆塔接地电阻的作用明显。因为，对杆、塔顶的电位高低影响最直接和关键的因素就是接地电阻的阻值大小。过大的杆塔接地电阻会使杆、塔顶在遭受雷击时电位升高过大，使线路受到反击现象，破坏线路的绝缘性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆适宜的杆塔接地电阻能够在遭到雷击时，没有破坏到线路的绝缘情况，并将大部分的雷电流导入大地，保障了输电线路的安全、可靠运行。
随着运行单位对接地电阻要求的不断提高，在实际应用过程中，在接地电阻率较大的地方或对杆塔接地电阻值要求较高的地方，一般采用扩展接地网范围的措施来减小接地电阻。然而，杆塔接地网在加大到一定程度后，由于冲击电阻的火花效应，对减小冲击接地电阻作用有限，可采用其他方式降阻。在实际工程应用中，一度普遍采用接地模块来降低高土壤电阻率地区电阻，但接地模块本质上是通过释放导电离子来降低土壤电阻率，由热力学第二定律可知，导电离子会逐渐向远端扩散，直至达到平衡。也就是说，在接地模块刚安装时，效果是最明显的，随着时间的推移，效果会逐渐减弱甚至消除。同时，在离子扩散过程中，还会对周围环境造成污染，故现在已较少采用该方式降低接地电阻。
目前，在接地要求严格的高阻区域，主要还是采用新材料进行接地体设计。如石墨基柔性接地体，该材料耐酸碱腐蚀，耐电化学腐蚀。同时，该材料电感效应小，能有效降低冲击接地电阻。
3.4 提高线路的绝缘水平
线路的绝缘水平高低对线路的防雷效果影响比较大。考虑到向山顶杆塔或大跨越高杆塔落雷的风险大大增加，高塔落雷时塔顶受绕击的概率比较大，此时其受到的感应过电压也相对较大，容易引起线路跳闸。为了减小线路跳闸的可能性，可以采取一些增强线路绝缘的方法。
1）使用差绝缘的方式提高线路绝缘水平。这种方法在导线排列为三角形方式并且中性点不接地的系统中应用比较多。差绝缘方法，是通过在基杆塔的下面两相都增加一片绝缘子的方法，使其三相的绝缘性能不同。当导线或是杆塔遭受雷击时，雷电流首先击穿绝缘较弱的上相，然后才流入大地，从而保护了线路或杆塔。这样可以让线路的耐雷能力提升了近24%。
2）采取不平衡绝缘的方式提升绝缘水平。这种方法在现代高压及超高压线路中应用比较广泛。这种方式是通过配置双回路及多回路杆塔两侧绝缘子片数，使得两侧绝缘子串片数不同，来实现。当线路遭受雷击时，绝缘子串片数较少的回路先发生闪络现象，另一回路由于地线对其产生了耦合作用而避免其发生闪络现象，使得另一回路的防雷、耐雷水平得以提高，保障了该回路的安全运行。
3）采取逆相序排列的方式提升超高压线路绝缘水平。导线排列有正相序和逆相序两种排列方式,当导线排列采用逆相序排列时,以500kV线路为例，其最大相电压峰值可达450kV,已为绝缘子串雷冲击U50%放电电压的20%左右;而在雷击瞬间,两相导线工频电压瞬时值可达675kV,这一电压与雷击冲击电压叠加,将导致同一横担上不同相序的两回导线的电位差异很大,因而同一横担上不同相序的两回线击穿概率有很大的不同,因此,将不同相序的导线安排在同一层横担上,能有效减少同塔双回线路同时雷击闪络的发生。
此外，采用逆相序排列方式还有利于环保。以在距边线5m，离地1m高位置， 采用500kV 呼称高42m杆塔计算为例，采用正相序排列时电场强度为3.86kV/m，采用和逆相序排列时,电场强度为2.162kV/m，从算例可看出:逆相序排列时的地面电场强度比正相序排列时的电场强度的56%,,故双回同塔线路可推广导线逆相序的排列方式。
4）采取平衡高绝缘的方式提升绝缘水平。这种方法通过增加绝缘子片数来提高线路耐雷水平。据测算，双回路两侧增加3片绝缘子时，可提高耐雷水平约10%，但由于增加绝缘子串会加大塔头尺寸，使得投资提高，故只在雷击风险特别高的个别地方采用此种方式。
3.5 加装线路避雷器
在一些地形较复杂、土壤电阻率较高以及雷电活动频繁的地区，一般的防雷保护措施不太有效的情况下，通过加装线路避雷器的方法来提高线路的防雷能力。经过实践证明，加装线路避雷器可以在防止雷绕击导线等方面作用比较大。这种防雷措施在华南地区的运用非常广泛，防雷效果也非常好。缺点是指其价格比较贵，而且在不可能每个杆塔都安装的情况下要综合分析和考虑避雷器的安装地点、相方位、效果等。
3.6 安装避雷针
安装避雷针是一项最基本和最常用的防雷措施之一，但是在实际应用中还是存在一些问题，尤其是在接触电压、跨步电压以及感应过电压方面。此外，还要避免因安装避雷针而引起的线路反击危害。当遭受雷击时，超过几千安的高频电流会被吸引到避雷针上，并顺流到地下装置和地面，造成引线和避雷针上的电压过高。过高的电压会对安全距离内的被保护物形成反击危害，损坏被保护物，进而影响架空输电线路的安全运行。我国的国标规定，安装避雷针时，针和被保护物的接地装置之间的地中距离不能小于3 m，空气中的距离则不能小于5 m。
4.结语
雷电对输电线路的危害与地质、环境、气候以及防雷技术等有关，其危害性也不可能消除和避免。我们只有从实际出发，因地制宜，有针对性地对架空输电线路采取综合性防雷措施，才能确保输电线路的安全、可靠运行。
参考文献
[1]陈波.论述架空输电线路防雷击措施[J].工业技术，2011(3)．
[2]付学文，魏智娟，张志芳，等.架空输电线路防雷措施研究[J].电气自动化，2013，35（2）．
论文作者:郑镇
论文发表刊物:《电力设备》2016年第16期
论文发表时间:2016/11/7
标签：线路论文; 防雷论文; 杆塔论文; 绝缘子论文; 避雷针论文; 导线论文; 过电压论文; 《电力设备》2016年第16期论文;