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摘要: 本文简单介绍了目前我国35kV及以上输电线路防雷设计中的常用方法，并对几种防雷措施进行了阐述和分析。通过对输电线路的防雷设计，提出一些合理的防雷方式,以提高输电线路耐雷水平，减少雷电对电网安全运行的影响。
关键词:输电线路;雷击;防雷。
中图分类号：TM621文献标识码： A
0前言
架空输电线路是电力网及电力系统的重要组成部分。由于它暴露在自然之中,极易受到外界的影响和损害,其中最主要的一个方面是雷击。架空输电线路所经之处大都为旷野或丘陵、高山,输电线路长,遭遇雷击的几率较大。雷击跳闸一直是影响高压输电线路供电可靠性的重要因素。线路一旦遭受雷击，会引起跳闸，导致系统不稳定，因此，如何减少输电线路的雷害事故成为电力系统安全稳定运行的一项重要课题。在35kV及以上输电线路设计时，尤其要注重避免由于遭受雷击而引起事故。本文结合35kV及以上输电线路设计来进行一些经验的总结和技术方法的探讨。
1 遭受雷击的理论分析
35kV及以上输电线路往往位于空旷的野地地区或者山区，自然条件不佳，线路距离大，属于雷击的高发地带，容易发生由于雷击而导致的绝缘子串闪络烧毁，进而造成线路跳闸停电事故的情况。输电线路遭受雷击而引发事故的原理如下：如果有包含着大量电荷成分的雷云在数显线路上空出现，雷云就会在地面的作用下形成强大的电场。当雷云经过输电线路杆塔时，由于杆塔的高度往往很高，因此能够比较容易地破坏空气绝缘，形成雷云向地面的放电通道，此时，强大的电流就会从空中注入电力杆塔，并经由杆塔的顶端以电流行波得方式进行放电，并进而循着导线向两端以电压行波的方式传播。此时，强大的电流需要经过接地电阻才能排出，而同时发生的雷击过电压则会完全作用在线路杆塔的绝缘子上。一旦电流的放电电压高于绝缘子得闪络电压，就会在架空输电线路上发生绝缘闪络现象。一旦闪络形成了工频电弧，二次保护系统就会接受到来自电压、电流互感器上的信号而产生系统保护动作，从而引发电力线路跳闸事故。
高压输电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关：线路绝缘子的50%放电电压；有无架空地线；雷电流强度；杆塔的接地电阻。高压输电线路各种防雷措施都有其针对性,因此,在进行高压输电线路设计时,我们选择防雷方式首先要明确高压输电线路遭雷击跳闸原因。
2 线路防雷设计及措施
2.1 合理选择线路路径
从输电线路运行经验表明，线路易遭受雷击往往集中于以下地段：
（1）雷暴走廊，如山区风口以及顺风的河谷和峡谷等处；
（2）四处是山丘的潮湿盆地，如杆塔周围有鱼塘、水库、湖泊、沼泽地、森林、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，如地质断层地带等处；
（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等。
因此，正确合理选择线路路径，能降低遭受雷击的概率。
2.2 加强线路的绝缘水平
對于35kV及以上输电线路来讲，其耐雷水平与绝缘水平之间为正比关系。因此，确保高压输电线路有合适的绝缘强度，强化零值绝缘子检测，能够在很大程度上提高线路耐雷水平。在进行高压输电线路的设计时，应结合各类绝缘子的实际性能，对其防雷参数与特征进行分析。保证高压输电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。为降低线路跳闸率,可在高杆塔上增加绝缘子串片数,加大大跨越档导线与地线之间的距离,以加强线路绝缘。或采用有较好的耐电弧和不易老化的玻璃绝缘子，因为玻璃绝缘子不易老化、耐电弧，零值自爆，自洁性能良好，再加上玻璃物质属于质地均匀的熔融体，及时被高温烧伤，表面仍是光滑的玻璃体，可以继续发挥绝缘性能。
2.3 关于接地设计
输电线路的防雷接地装置是输电线路重要组成部分，是接地体与接地引下线总称。对于穿越山区的35kV及以上输电线路来讲，很多高海拔的土壤电阻率均大于1000 欧/米，需要设计为放射形接地装置来使杆塔的接地电阻满足相关规定值，而射线的辐射范围往往在几十米。在坡度大、地形复杂的地区，也可以使用降阻剂来使接地电阻下降，此时射线的辐射范围可以稍微降低些。根据使用经验，降阻剂的效果是比较显著的。首先，它可以与金属接地体紧密接触，从而大幅度减少了接触电阻；其次，由于降阻剂可以向周围土壤渗透，在接地体周围形成一个低电阻区域，从而降低周围土壤电阻率。
接地方面，降低杆塔的接地电阻具有重要的意义。高压输电线路的接地电阻与耐雷水平成反比,根据各基杆塔的土壤电阻率的情况,尽可能地降低杆塔的接地电阻,这是提高高压输电线路耐雷水平的基础,是最经济、有效的手段。对于土壤电阻率较高的疑难地区的线路,则应强化降阻手段的应用,如增加埋设深度,延长接地极的使用,就近增加垂直接地极的运用。
2.4 其它方法
2.4.1减小避雷线的保护角
减小避雷线的保护角是预防绕击的主要措施之一。对于新设计输电线路,在雷电活动较强的山区线路应采用较小的保护角或负保护角。
2.4.2增设耦合地线
根据规程规定在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的杆塔和地段,可以增设耦合地线。由于耦合地线可以使避雷线和导线之间的耦合系数增大,并使流经杆塔的雷电流向两侧分流,从而提高高压输电线路的耐雷水平。藕合地线可起两个作用,一是降低接地电阻,它是降低高土壤电阻率地区杆塔接地电阻的有效措施之一。二是起一部分架空地线的作用,既有避雷线的分流作用,又有避雷线的藕合作用。
2.4.3适当应用线路避雷器
由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时,避雷器就加入分流,保证绝缘子不发生闪络。根据实际运行经验,在雷击跳闸较频繁的高压输电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。目前在全国范围已使用一定数量的高压输电线路避雷器,运行反映较好,但由于装设避雷器投资较大,设计中我们只能根据特殊情况少量使用。
3结束语
雷电是自然界较普遍的现象，雷电的危害是相当大的。输电线路设计中的防雷是一个复杂的过程， 改善输电线路防雷还须从施工、验收、检测、维护检修、改进等一系列环节上解决输电线路的防雷接地技术，这样才能保证设计质量，减少雷击事故，保障电网安全，总之,影响架空输电线路雷击跳闸率的因素很多,有一定的复杂性,解决线路的雷害问题,要从实际出发,因地制宜,综合治理。在采取防雷改进措施之前,要认真调查分析,充分了解地理、气象及线路运行等各方面的情况,核算线路的耐雷水平,研究采用措施的可行性、工作量、难度、经济效益及效果等,最后来决定准备采用某一种或几种防雷改进措施。
参考文献
[1] 张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[M].北京：中国电力出版社，2003.
[2]DL/T 620-1997 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S]．
[3]GB 5045-2010 110kV～750kV架空输电线路设计规范[S]．北京: 中国计划出版社，2010.
[4]康凯．输电线路防雷分析及对策[J]．华北电力技术，2009，7．16-18
[5] 赵文中.高电压技术[M].北京：中国电力出版社，2007.
[6] 孙培利．论架空线路遭雷击原因及防雷措施[J]．安装，2007（6）：37-38．
关键词:输电线路;雷击;防雷。
中图分类号：TM621文献标识码： A
0前言
架空输电线路是电力网及电力系统的重要组成部分。由于它暴露在自然之中,极易受到外界的影响和损害,其中最主要的一个方面是雷击。架空输电线路所经之处大都为旷野或丘陵、高山,输电线路长,遭遇雷击的几率较大。雷击跳闸一直是影响高压输电线路供电可靠性的重要因素。线路一旦遭受雷击，会引起跳闸，导致系统不稳定，因此，如何减少输电线路的雷害事故成为电力系统安全稳定运行的一项重要课题。在35kV及以上输电线路设计时，尤其要注重避免由于遭受雷击而引起事故。本文结合35kV及以上输电线路设计来进行一些经验的总结和技术方法的探讨。
1 遭受雷击的理论分析
35kV及以上输电线路往往位于空旷的野地地区或者山区，自然条件不佳，线路距离大，属于雷击的高发地带，容易发生由于雷击而导致的绝缘子串闪络烧毁，进而造成线路跳闸停电事故的情况。输电线路遭受雷击而引发事故的原理如下：如果有包含着大量电荷成分的雷云在数显线路上空出现，雷云就会在地面的作用下形成强大的电场。当雷云经过输电线路杆塔时，由于杆塔的高度往往很高，因此能够比较容易地破坏空气绝缘，形成雷云向地面的放电通道，此时，强大的电流就会从空中注入电力杆塔，并经由杆塔的顶端以电流行波得方式进行放电，并进而循着导线向两端以电压行波的方式传播。此时，强大的电流需要经过接地电阻才能排出，而同时发生的雷击过电压则会完全作用在线路杆塔的绝缘子上。一旦电流的放电电压高于绝缘子得闪络电压，就会在架空输电线路上发生绝缘闪络现象。一旦闪络形成了工频电弧，二次保护系统就会接受到来自电压、电流互感器上的信号而产生系统保护动作，从而引发电力线路跳闸事故。
高压输电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关：线路绝缘子的50%放电电压；有无架空地线；雷电流强度；杆塔的接地电阻。高压输电线路各种防雷措施都有其针对性,因此,在进行高压输电线路设计时,我们选择防雷方式首先要明确高压输电线路遭雷击跳闸原因。
2 线路防雷设计及措施
2.1 合理选择线路路径
从输电线路运行经验表明，线路易遭受雷击往往集中于以下地段：
（1）雷暴走廊，如山区风口以及顺风的河谷和峡谷等处；
（2）四处是山丘的潮湿盆地，如杆塔周围有鱼塘、水库、湖泊、沼泽地、森林、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，如地质断层地带等处；
（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等。
因此，正确合理选择线路路径，能降低遭受雷击的概率。
2.2 加强线路的绝缘水平
對于35kV及以上输电线路来讲，其耐雷水平与绝缘水平之间为正比关系。因此，确保高压输电线路有合适的绝缘强度，强化零值绝缘子检测，能够在很大程度上提高线路耐雷水平。在进行高压输电线路的设计时，应结合各类绝缘子的实际性能，对其防雷参数与特征进行分析。保证高压输电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。为降低线路跳闸率,可在高杆塔上增加绝缘子串片数,加大大跨越档导线与地线之间的距离,以加强线路绝缘。或采用有较好的耐电弧和不易老化的玻璃绝缘子，因为玻璃绝缘子不易老化、耐电弧，零值自爆，自洁性能良好，再加上玻璃物质属于质地均匀的熔融体，及时被高温烧伤，表面仍是光滑的玻璃体，可以继续发挥绝缘性能。
2.3 关于接地设计
输电线路的防雷接地装置是输电线路重要组成部分，是接地体与接地引下线总称。对于穿越山区的35kV及以上输电线路来讲，很多高海拔的土壤电阻率均大于1000 欧/米，需要设计为放射形接地装置来使杆塔的接地电阻满足相关规定值，而射线的辐射范围往往在几十米。在坡度大、地形复杂的地区，也可以使用降阻剂来使接地电阻下降，此时射线的辐射范围可以稍微降低些。根据使用经验，降阻剂的效果是比较显著的。首先，它可以与金属接地体紧密接触，从而大幅度减少了接触电阻；其次，由于降阻剂可以向周围土壤渗透，在接地体周围形成一个低电阻区域，从而降低周围土壤电阻率。
接地方面，降低杆塔的接地电阻具有重要的意义。高压输电线路的接地电阻与耐雷水平成反比,根据各基杆塔的土壤电阻率的情况,尽可能地降低杆塔的接地电阻,这是提高高压输电线路耐雷水平的基础,是最经济、有效的手段。对于土壤电阻率较高的疑难地区的线路,则应强化降阻手段的应用,如增加埋设深度,延长接地极的使用,就近增加垂直接地极的运用。
2.4 其它方法
2.4.1减小避雷线的保护角
减小避雷线的保护角是预防绕击的主要措施之一。对于新设计输电线路,在雷电活动较强的山区线路应采用较小的保护角或负保护角。
2.4.2增设耦合地线
根据规程规定在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的杆塔和地段,可以增设耦合地线。由于耦合地线可以使避雷线和导线之间的耦合系数增大,并使流经杆塔的雷电流向两侧分流,从而提高高压输电线路的耐雷水平。藕合地线可起两个作用,一是降低接地电阻,它是降低高土壤电阻率地区杆塔接地电阻的有效措施之一。二是起一部分架空地线的作用,既有避雷线的分流作用,又有避雷线的藕合作用。
2.4.3适当应用线路避雷器
由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时,避雷器就加入分流,保证绝缘子不发生闪络。根据实际运行经验,在雷击跳闸较频繁的高压输电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。目前在全国范围已使用一定数量的高压输电线路避雷器,运行反映较好,但由于装设避雷器投资较大,设计中我们只能根据特殊情况少量使用。
3结束语
雷电是自然界较普遍的现象，雷电的危害是相当大的。输电线路设计中的防雷是一个复杂的过程， 改善输电线路防雷还须从施工、验收、检测、维护检修、改进等一系列环节上解决输电线路的防雷接地技术，这样才能保证设计质量，减少雷击事故，保障电网安全，总之,影响架空输电线路雷击跳闸率的因素很多,有一定的复杂性,解决线路的雷害问题,要从实际出发,因地制宜,综合治理。在采取防雷改进措施之前,要认真调查分析,充分了解地理、气象及线路运行等各方面的情况,核算线路的耐雷水平,研究采用措施的可行性、工作量、难度、经济效益及效果等,最后来决定准备采用某一种或几种防雷改进措施。
参考文献
[1] 张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[M].北京：中国电力出版社，2003.
[2]DL/T 620-1997 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S]．
[3]GB 5045-2010 110kV～750kV架空输电线路设计规范[S]．北京: 中国计划出版社，2010.
[4]康凯．输电线路防雷分析及对策[J]．华北电力技术，2009，7．16-18
[5] 赵文中.高电压技术[M].北京：中国电力出版社，2007.
[6] 孙培利．论架空线路遭雷击原因及防雷措施[J]．安装，2007（6）：37-38．