摘要：本文首先阐述了输电线路雷击放电的原理，介绍了雷电放电的发展过程。深入阐述了目前我国输配电线路防雷设计中常用的几种方法。目前，我国输电线路的主要采用合理选择线路路径、架设避雷线、降低铁塔接地电阻、安装避雷器、架设耦合地线、装设自动重合闸装置、合理选择绝缘配合、采用不平衡绝缘等措施来提高线路的防雷能力。
1、 输电线路雷击的原理
通常雷击引起的电力系统过电压，称为雷电过电压，雷电过电压可分为直击雷过电压和感应雷过电压。
雷云对大地的放电通常包括若干次重复的放电过程，而每次放电又可分为先导放电、主放电和余辉放电三个主要阶段。雷云下部大部分带负电荷，故绝大多数的雷击是负极性的。雷云中的负电荷会在附近地面感应出大量正电荷，当云中某一电荷中心的电荷较多，雷云与大地之间局部的电场强度达到大气游离所需的电场强度（约25～30kV/cm）时，就会使空气游离。当某一段空气游离后，这段空气就由原来的绝缘状态变为导电性的通道，称为先导放电。当先导接近地面时，地面上一些高耸的突出物体周围电场强度达到空气游离所需的场强，会出现向上的迎面先导，当先导通道的头部与迎面先导上的异号感应电荷或与地面之间的距离很小时，剩余空气间隙中的电场强度达到极高的数值，造成空气间隙强烈地游离，最后形成高导电通道，将先导头部与大地短接，这就是主放电阶段的开始。主放电完成后，云中的剩余电荷沿着主放电通道继续流向大地，形成余辉放电。
2、输电线路设计与运行中的防雷措施
在确定输电线路的防雷方式时，应全面考虑线路的重要程度、系统运行方式、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特征、土壤电阻率的高低等条件，并结合当地已有的线路的运行经验，确定合理的保护措施。目前，输电线路防雷措施主要有以下几项。
2.1 合理选择输电线路路径
大量运行经验表明，线路若能避开易雷击区，是防止雷害的根本措施。易遭受雷击的地段有：
1、雷暴走廊，如山区风口以及顺风的河谷和峡谷等处；
2、四周是山丘的潮湿盆地，如杆塔周围有鱼塘、水库、湖泊、沼泽地、森林或灌木、附近又有蜿蜒起伏的山丘等处；
3、土壤电阻率有突变的地带，如地质断层地带，岩石与土壤、山坡与稻田的交界区，岩石山脚下有小河的山谷等地，雷易击与低土壤电阻率处；
4、地下有导电性矿的地面和地下水位较高处；
5、当土壤电阻率差别不大时，例如有良好的土层和植被的山丘，雷易击于突出的山顶、山的向阳坡等。
2.2 架设避雷线
2.2.1 架设避雷线
避雷线的主要作用是防止雷直击导线，还具有以下作用：
1、分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低杆顶电位；
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降低导线上的感应过电压。
2.2.2 采用绝缘避雷线防雷
避雷线悬挂方式有两种，一种是直接悬挂于杆塔上，另一种是经过绝缘子与杆塔相连，即使避雷线对地绝缘。采用绝缘避雷线可减少能耗，但在雷击时，避雷线的绝缘在雷电先驱放电阶段即被击穿而使避雷线呈接地状态，因而不影响其防雷效果。
2.3 降低杆塔接地电阻
2.3.1 避雷线与塔脚电阻相配合
避雷线与塔脚电阻相配合，在雷击时能够起到大幅度降压的作用，故而对110KV以上的混凝土杆或铁塔线路，是一种最有效的防护措施。
2.3.2 目前降低杆塔接地电阻的方法
1、利用接地电阻降阻剂，可以增大接地极外形尺寸、降低与周围大地介质之间的接触电阻。
2、采用爆破接地技术，通过爆破制裂，再用压力机将低电阻率材料压入爆破裂隙中，从而起到改善土壤导电性能。
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3、采取伸长水平接地体，当水平接地体长度增大时，电感的影响随之增大，从而使冲击系数增大。
4、其他降低杆塔接地电阻的方法如；深埋接地极、采取污水引入接地体、采取深井接地、更换土壤、对土壤进行化学处理等。
2.4 安装线路避雷器
在我国跳闸率比较高的地区，由于雷击引起的跳闸次数约占到40%～70%。为减少输电线路的雷害事故，可在线路雷电活动强烈或土壤电路率很高的线段及线路绝缘薄弱处装设避雷器。
2.5 架设耦合地线
架设耦合地线，即在导线下方（或附近）再架设一条地线。其作用为：
1、加强避雷线与导线间的耦合，从而减少绝缘子串两端电压的反击电压和感应电压的分量；
2、增加了雷击塔顶时向相邻杆塔分流的雷电流。
运行经验表明，耦合地线对减小雷击跳闸率的效果非常显著，尤其在山区的输电线路其效果更为明显。
2.6 装设自动重合闸装置
由于线路绝缘具有自恢复性能，大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除。据统计，我国110kV及以上的高压线路重合闸成功率达75%～95%，35kV及以下的线路成功率约为50%～80%。因此，加装线路自动重合闸作为线路防雷的一种有效措施，在线路正常运行中和保证供电可靠性上都发挥了积极的作用。
2.7 合理选择输电线路绝缘配合
杆塔上的绝缘配合：即按工频电压、操作过电压及雷电过电压确定绝缘子型式及片数以及在相应风速条件下导线对杆塔的空气间隙距离。
档距中央导线及避雷线间的绝缘配合：即根据操作过电压及雷电过电压的要求，确定导线对地及对各种被跨越物的最小允许间隙距离。对超高压线路，除按此项要求考虑对地最小允许间隙距离外，尚应满足地面静电场强影响所需对地最小允许间隙距离要求。
档距中央不同相导线间的绝缘配合：按正常运行电压并计及导线振荡的情况，确定不同相导线间的最小距离。
2.7.1 绝缘子串的选择
（1）绝缘子应有足够的机电破坏强度。
（2）绝缘子应具有足够的电气绝缘强度。
（3）绝缘子串还应能满足操作过电压的要求。
（4）高塔、大跨越或个别高接地电阻杆塔，应考虑满足雷电过电压的需要，酌量增加绝缘子片数，以加强线路绝缘。
2.7.2 塔头空气间隙和绝缘的选择
塔头空气间隙选择，即在考虑绝缘子风偏后，带电体与塔构件的空气间隙在正常运行电压情况下，应能耐受住最高运行电压及在一定概率条件下可能出现的工频过电压的作用。
2.7.3 线路采用不平衡绝缘方式
现今采用同塔双回路的线路日益增多，为降低雷击时双回路同时跳闸的几率，可采取不平衡绝缘方式，即一个回路采用正常绝缘，另一个回路适当增加绝缘。雷击时，绝缘子片数少的回路先闪络，闪络后的导线相当于地线，增加了对另一回路导线的耦合作用，使其耐雷水平提高而不再发生闪络，从而保证线路继续送电。
3 结论
选择输电线路的防雷设施，需综合考虑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。我国输电线路的防雷设计主要有：合理选择线路路径、架设避雷线、降低铁塔接地电阻、安装避雷器、架设耦合地线、装设自动重合闸装置、合理选择绝缘配合、采用不平衡绝缘等措施来提高线路的防雷能力。
参考文献：
[1]张红 高电压技术． 北京：中国电力出版社 2009
[2]甘德辉.降低接地电阻的几种方法.农村电气化，2002，（6）
[3]杜澍春.高压输电线路防雷保护的若干问题.电力设备，2001，（1）
论文作者:陈浩,许正梅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
标签：线路论文; 过电压论文; 避雷线论文; 杆塔论文; 导线论文; 绝缘子论文; 雷电论文; 《电力设备》2017年第27期论文;