输电线路承担着电力能源在大范围区域内运输与分配的关键任务,其安全可靠运行对整个电力系统至关重要,一次输电线路停电故障将产生巨大的经济损失。现如今,随着我国输电领域设备与技术的发展与革新,人为因素导致的输电线路跳闸停电事故极少,我国雷暴天气多发,雷击高压输电线路的概率很高,雷击跳闸已成为输电线路停电故障的主要原因。我国高压输电线路虽大多配有防雷设备,但在一些高原或山地区域,雷击跳闸事故仍频繁发生。一方面原因在于山岩地带接地电阻普遍较大,造成雷击杆塔时塔顶电位过高;另一方面原因在于当雷电波经过杆塔各部位结构、杆塔与接地装置或避雷线的连接处时,因波阻抗的突变将产生折反射现象,也会很大程度改变塔顶电位。因此,研究杆塔、避雷线及接地装置的冲击波阻抗对雷击过电压的影响,并提出针对性的防雷优化措施及方法,显得十分迫切。本文首先通过大型冲击试验获取典型土壤的电阻率与场强的关系函数,并基于电磁场理论与电路理论建立了冲击接地场路耦合模型,模型计算结果与高压实验结果误差在9%以内,验证了冲击接地模型的正确性。由此建立了避雷线-杆塔-接地系统整体模型,整体模型的计算结果与比例杆塔实验的测试结果误差在10%以内,验证了整体模型的正确性。所建模型为雷击暂态特性及防雷方法的研究提供了关键手段。然后基于所建模型,研究了避雷线-杆塔-接地系统的波阻抗特性对输电线路防雷性能的影响,研究了不同类型尺寸的杆塔、不同档距和结构尺寸的避雷线以及不同工况下的冲击接地电阻对输电线路雷击过电压及雷电流分流特性的影响,研究结果为进一步的防雷优化设计提供参考与依据。进一步研究了基于杆塔结构优化、避雷线合理配置的防雷优化措施,以及不同工况下的接地系统冲击降阻优化方案。研究了杆塔架设绝缘横担以及避雷线的不同架设位置与数量对线路防雷性能的影响,给出了具体的优化杆塔结构与合理配置避雷线的防雷措施。对于接地装置,研究了外引射线配合垂直接地极、外引射线配合针刺导体的冲击接地特性及最优配合方式,在使用更少接地材料的情况下,对三种典型工况提出对应的降阻优化方案。最后选取典型的杆塔接地装置完成了优化方案的现场应用,验证了优化方案的有效性。本文的研究丰富了高压输电线路的防雷方法,对提高山区输电杆塔的防雷性能有一定的参考价值。