国网山西省电力公司检修分公司 030032
摘 要：在架空输电线路运行过程中，每年都会碰到由于雷击导致线路跳闸的情况，研究雷击跳闸的形成机理以及防治措施有着十分重要的现实意义。本文针对雷电对输电线路的危害性进行了分析，通过研究输电路雷击放电的原理，剖析了如何在当前电力系统中采取有效的措施，以提高输电线路的防雷水平，以便成功地降低由于雷击事放导致的跳闸率，从而减少雷电对电网系统日常运行的影响。
关键词：输电线路；雷击故障；防雷技术
1、雷电危害作用机理
雷电灾害是造成线路故障、影响电网系统正常运行的主要原因之一，特别在山区线路雷击跳闸问题更加严重，相同技术条件下，山区线路的跳闸率比平原地区线路的跳闸率高达几倍甚至十几倍[1]。
雷电的放电是由于带电荷的雷云所引起的。关于雷云带电的解释目前没有取得一致的认识，但是大多数雷电放电过程是在雷云与雷云之间进行的，而只有少数是对地进行的，相对于云间放电而言，对地放电对地面物体具有更大的危害 性。雷电发展的过程是渐进地或者说是跳跃地向前发展的: 由于雷云中电荷分布的非均匀性，当雷云中电荷密集处的电场强度达到一定程度时，雷电先导就击穿空气并向前跨进一 步，当雷电先导与地面被击目标之间的平均电场强度达到临界击穿值时，先导就会对该物体放电，这就是通常所说的“雷击”。雷电通过产生的雷击电流对被击物体进行破坏，轻则导致输电线路跳闸，重则产生爆炸、引发火灾，给人类带来重大财产损失甚至危机生命安全。雷击电流属强电流，其主要危害作用效应:雷击电流的高压效应会产生高达数万伏的冲击电压，瞬间作用于电气设备，足以击穿设备绝缘使发生短路，引起燃烧等直接灾害，雷击电流的静电效应会导致被击物导体感生出大量异种电荷，短时间内会产生高压放电现象 从而引发火灾；雷击电流的电磁感应在雷击点周围产生强大的交变电磁场，其感生电流可引起变电器局部过热而引起火灾；雷击电流的高热效应会放出强度达千安的强大电流，大量热能便随产生，可熔化金属，导致火灾和爆炸事故，雷击电流的机械效应可导致被击物体发生扭曲、撕裂或人员伤亡等；防雷装置上的高电压对建筑物的反击作用也会引起电气 设备线路燃烧，输电线路遭受雷击以后，雷电波会沿线路侵入绝缘性较弱的变电所，会损坏其设备绝缘，影响正常安全供电。
2、输电线路的防雷技术
2.1 输电线路的防雷原则
(1)防止发生绕击[2]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当地线与边导线的保护角变大时，增大了绕击区，从而使绕击明显增加，防绕击原则上应减小保护角，当塔高较高时，地面屏蔽效应就会减弱，绕击区变大，使雷击中导线，防绕击原则上应降低杆塔高度，小雷电流在绕击事故中所占的比例相对较大，若将波阻抗减小，则绕击耐雷水平会提高，防绕击原则上应增加绝缘子片数和采用分裂导线。 (2) 保证输电线路不间断供电。持续而不间断供电是电网系统正常运营的前提，也是输电线路防雷的主要原则。(3) 防止发生反击。原则上应降阻、均压、增加绝缘。(4) 特殊杆塔的保护。(5) 防止雷击闪络后建立工频短路电弧。
2.2 一般防雷措施
雷电作用下输电线路出现 定的雷击跳闸情况是难以避免的，一般情况下各地区基本都有一定的雷电话动周期和规律，在山区、丘陵地带、多江河湖泊地域以及地形相对复杂的地区，比较容易形成雷云天气，输电线路在这些区段会出现易雷击点、易雷击区和易雷击带。在多雷电发生区段采取有效的防雷措施，一定程度上可以雷击跳闸故障。
输电线路耐雷水平主要与四个因素有关:有无避雷线、雷电流强度、输电线路绝缘子的50%放电电压、杆塔的接地电阻。其中，绝缘子放电电压是一定的，雷电流强度与当地的气候条件以及区域地形相关。
(1)安装避雷器[3]。为了减少输电线路的雷击故障，将避雷器应用到雷电活动强烈的区段，很大程度上可以提高线路的耐雷水平。避雷器工作原理:目前常用的各电压等级的输电线路均有避雷线，安装避雷器后，当输电线路遭受雷击时，若雷击电流超过一定数值，避雷器就会加入分流，大部分雷击电流从避雷器流入导线，传递到邻近杆塔。由于避雷器的残压低于绝缘子串的50% 放电电压，所以雷击电流增大会导致避雷器的残压增加，而绝缘子不会发生闪络。当雷击电流过后，流过避雷器的工频续流仅为毫安级，不会引起线路断路器跳闸，系统恢复到正常状态。
两种新型避雷器：线路型金属氧化物避雷器。针对线路雷电活动强烈或土攘电阻率高、降低接地电阻比较困难的线路区段，避雷器可以防止绕击和反击事故发生。处在平地区域或山顶的杆塔，通常绕击出现在边相，所以线路避雷器应安装在两侧；对山坡上的输电线杆塔，一般情况下外侧线路比较容易绕击，只需在外侧相导线上安装线路避雷器；杆塔的雷电事故如果能够确定是由雷电绕击引起的，则在雷电绕击的相导线上安装避雷器。 可控放电避雷针。在输电线路上的塔顶装设可控避雷针符合传统的防雷理论，由于杆塔的位置也比较高，线路弧垂使中间段保护角小于近杆塔段，绕击多发生在近杆塔段。在杆塔塔顶安装避雷针后，杆塔附近的雷将会落在避雷针上，通过杆塔入地，减少了线路遭绕击的概率，安装避雷针后杆塔落雷几率将增大，绕击减少而增加了反击的机会，但由于装设可控放电避雷针后雷电流幅值小，因此对于高电压等级线路，不会因反击而造成线路跳闸。
(2)加装杆塔拉线。由于杆塔拉线具有分流作用，同时又相当于增大了杆塔的等效半径，使杆塔波阻抗减小。其分流效果与拉线在杆塔上的连接位置及接地状况有直接关系，拉线距塔顶越近，拉线的接地电阻越小，分流效果越好。
(3)安装避雷线。其防雷保护作用有:①屏蔽导线，防止雷直击导线，②对耦合导线，降低感应过电压，从而减小绝缘子串电压 ③分流雷击电流，降低塔顶电位。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应适当减小。
(4)架设藕合地线。耦合地钱不仅有耦合作用，而且还有分流作用，能减少线路雷击跳闸次数。
(5)降低杆塔接地电阻。为提高输电线路防雷可靠性，每基杆塔一般都应敷设接地装置，并与避雷线连接。对于一般高度的杆塔，降低杆塔冲击接地电阻是提高线路耐雷水平、降低雷击跳闸率最经济的方式。对同一条线路采用分段改造，降低相邻杆塔的接地电阻，与相邻线路邻近杆塔接地连接，将杆塔延伸到周围土壤电阻率低的地区。
(6)采用多针系统。塔顶加装多针系统防雷装置后，相当于把塔头附近的避雷线向外拓展，也能在一定程度上减少雷击事故。
(7)保护输电线路两侧植被。输电线路两侧的树木，只要考虑在树木倒下时不碰及线路，在保证足够安全距离的前提下，不要把线路下面的灌木和线路附近的树木都砍伐掉。相反，还要加以保护和种植。这既可以美化环境，又可以防止雷击，还可以降低线路下面的电场强度。对于处在山坡上的输电线路，如果在坡下种上高大的树木，将会形成一道很好的防雷电绕击的"防护墙"。
3结语
由于电力网络中架空输电线路距离长，跨度大，遭受雷击的几率比较高，对雷击事故防施是必须的，当雷击事故发生后，如何及时准确地确定雷击点，做到快速修复雷击设备，迅速恢复输电线路供电，也是下一步研究的重要课题。
参考立献
[1]电力设备过电压保护设计技术规程.水利电利部[M].水利水电出版社.
[2]刘家芳，许飞.越高压输电线路雷击跳闸典型故障分 [J] 高电压技术，2006,32(4):114-115.
[3]马宏达.各种避雷针的结构及其防雷性能[J]. 电网技术,2000,24 (12): 53257.
论文作者:黄伟 茹海波 秦茂盛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年1月下
论文发表时间:2017/5/12
标签：杆塔论文; 线路论文; 雷电论文; 避雷器论文; 防雷论文; 电流论文; 导线论文; 《建筑学研究前沿》2017年1月下论文;