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摘要:本文通过分析高压架空送电线路雷击闪电跳闸产生的原因，在进行送电线路设计时，针对雷击情况，提出一些合理的防雷方式，以提高送电线路耐雷水平。
关 键 词 :雷击跳闸设计应用防雷设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
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送电线路供电可靠性的重要因素。由于大气雷电活动的随机性和复杂性，目前世界上对输电线路雷害的认识研究还有诸多未知的成分。进行高压送电线路设计时要全面考虑，综合分析每一条线路的具体情况，通过安全、经济、质量比较，选取有针对性的防雷设计技术措施，以达到提高供电可靠性的目的。
1 设计的原则
线路防雷保护首先在于抓好基础工作，目前国内外在雷电防护手段上并没有出现根本的变化，很大程度上要依赖传统的技术措施，只要运用得好，仍然是可以信赖的。对已投运的线路，应结合地区的地貌、地形、地质以及土壤状况与接地电阻的合理水平给出正确的评价，找出可能存在薄弱环节或缺陷，因地制宜地采取措施。
2 雷击跳闸分析
高压送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。高压送电线路各种防雷措施都有其针对性，因此，在进行高压送电线路设计时，我们选择防雷方式首先要明确高压送电线路遭雷击跳闸原因。
2.1 高压送电线路绕击成因分析
根据高压送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。对山区的杆塔，我们的计算公式是:
上式中 Pa－山区线路的绕击率；
a－杆塔上地线对外侧导线的保护角（°）;
h－地线在杆塔上的悬挂点高度（m）。
山区高压送电线路的绕击率约为平地高压送电线路的3倍，或相对于保护角增大8°的情况。山区设计送电线路时不可避免地会出现大跨越、大高差档距，这是线路耐雷水平的薄弱环节；一些地区雷电活动相对强烈，使某一区段的线路较其他线路更容易遭受雷击。
2.2 高压送电线路反击成因分析
雷击杆、塔顶部或避雷线时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值，即Ui> U50%时，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。
由以上公式可以看出，降低杆塔接地电阻Rch,提高藕合系数k、减小分流系数β、加强高压送电线路绝缘都可以提高高压送电线路的耐雷水平。在实际设计中，我们着重考虑降低杆塔接地电阻Rch和提高藕合系数k的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。
3 高压送电线路设计防雷措施
清楚了送电线路雷击跳闸的发生原理，对照下面表1内容，我们就可以有针对性地对设计中送电线路经过的不同地段，不同地理位置的杆塔采取相应的防雷措施。
3.1 加强高压送电线路的绝缘水平
高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比，加强零值绝缘子的检测，保证高压送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申片数，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。
3.2 降低杆塔的接地电阻
高压送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，这是提高高压送电线路耐雷水平的基础，是最经济、最有效的手段。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，如增加接地体埋设深度，延长接地极的长度，加填降阻剂的使用，就近增加垂直接地极的运用。
3.3 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，从而提高高压送电线路的耐雷水平。
3.4 耦合地埋线
耦合地埋线可起两个作用，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，又有避雷线的耦合作用。据采用耦合地埋线单位的运行经验，在一个20基杆塔的易击段埋设耦合地埋线后，10年中只发生一次雷击故障，有文献介绍可降低跳闸率40%，显著地提高了线路耐雷水平。
3.5 适当运用高压送电线路避雷器
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，避雷器就加人分流，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送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送电线路避雷器，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。
4 其他方面
作为设计部门，我们在进行送电线路设计时还应注意以下几点:
①大量运行经验表明，线路遭受雷击往往集中于线路的某些地段。我们称之为选择性雷区，或称易击区。在选择高压送电线路路径时，应尽量避开雷电多发区或对防雷不利的地方；对于易受雷击的杆塔接地，要尽量降低接地电阻。
②对于雷击多发区也应当减少大档距段的设计和在规程允许的范围内降低塔高。
③對于新投产的高压送电线路，做好高压送电线路的验收工作，抽查接地体的埋深是否符合规程的要求，射线长度是否达到设计的长度，接地体与接地引下线是否有可靠的电气连接，这些都是保证杆塔可靠防雷基础。
④对已投运的线路，生产运行单位要加大对老旧线路的投资和改造力度，对运行中发现问题较多的线路、雷击频发区段，要集中人力、资金，尽快进行改造。
5 结束语
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〕国电公司，东北电力设计院编.高压送电线路设计手册第二版.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〕DL/T 5092-1999，110～500kV架空送电线路设计技术规程〔S〕.
关 键 词 :雷击跳闸设计应用防雷设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
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送电线路供电可靠性的重要因素。由于大气雷电活动的随机性和复杂性，目前世界上对输电线路雷害的认识研究还有诸多未知的成分。进行高压送电线路设计时要全面考虑，综合分析每一条线路的具体情况，通过安全、经济、质量比较，选取有针对性的防雷设计技术措施，以达到提高供电可靠性的目的。
1 设计的原则
线路防雷保护首先在于抓好基础工作，目前国内外在雷电防护手段上并没有出现根本的变化，很大程度上要依赖传统的技术措施，只要运用得好，仍然是可以信赖的。对已投运的线路，应结合地区的地貌、地形、地质以及土壤状况与接地电阻的合理水平给出正确的评价，找出可能存在薄弱环节或缺陷，因地制宜地采取措施。
2 雷击跳闸分析
高压送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。高压送电线路各种防雷措施都有其针对性，因此，在进行高压送电线路设计时，我们选择防雷方式首先要明确高压送电线路遭雷击跳闸原因。
2.1 高压送电线路绕击成因分析
根据高压送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。对山区的杆塔，我们的计算公式是:
上式中 Pa－山区线路的绕击率；
a－杆塔上地线对外侧导线的保护角（°）;
h－地线在杆塔上的悬挂点高度（m）。
山区高压送电线路的绕击率约为平地高压送电线路的3倍，或相对于保护角增大8°的情况。山区设计送电线路时不可避免地会出现大跨越、大高差档距，这是线路耐雷水平的薄弱环节；一些地区雷电活动相对强烈，使某一区段的线路较其他线路更容易遭受雷击。
2.2 高压送电线路反击成因分析
雷击杆、塔顶部或避雷线时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值，即Ui> U50%时，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。
由以上公式可以看出，降低杆塔接地电阻Rch,提高藕合系数k、减小分流系数β、加强高压送电线路绝缘都可以提高高压送电线路的耐雷水平。在实际设计中，我们着重考虑降低杆塔接地电阻Rch和提高藕合系数k的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。
3 高压送电线路设计防雷措施
清楚了送电线路雷击跳闸的发生原理，对照下面表1内容，我们就可以有针对性地对设计中送电线路经过的不同地段，不同地理位置的杆塔采取相应的防雷措施。
3.1 加强高压送电线路的绝缘水平
高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比，加强零值绝缘子的检测，保证高压送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申片数，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。
3.2 降低杆塔的接地电阻
高压送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，这是提高高压送电线路耐雷水平的基础，是最经济、最有效的手段。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，如增加接地体埋设深度，延长接地极的长度，加填降阻剂的使用，就近增加垂直接地极的运用。
3.3 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，从而提高高压送电线路的耐雷水平。
3.4 耦合地埋线
耦合地埋线可起两个作用，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，又有避雷线的耦合作用。据采用耦合地埋线单位的运行经验，在一个20基杆塔的易击段埋设耦合地埋线后，10年中只发生一次雷击故障，有文献介绍可降低跳闸率40%，显著地提高了线路耐雷水平。
3.5 适当运用高压送电线路避雷器
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，避雷器就加人分流，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送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送电线路避雷器，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。
4 其他方面
作为设计部门，我们在进行送电线路设计时还应注意以下几点:
①大量运行经验表明，线路遭受雷击往往集中于线路的某些地段。我们称之为选择性雷区，或称易击区。在选择高压送电线路路径时，应尽量避开雷电多发区或对防雷不利的地方；对于易受雷击的杆塔接地，要尽量降低接地电阻。
②对于雷击多发区也应当减少大档距段的设计和在规程允许的范围内降低塔高。
③對于新投产的高压送电线路，做好高压送电线路的验收工作，抽查接地体的埋深是否符合规程的要求，射线长度是否达到设计的长度，接地体与接地引下线是否有可靠的电气连接，这些都是保证杆塔可靠防雷基础。
④对已投运的线路，生产运行单位要加大对老旧线路的投资和改造力度，对运行中发现问题较多的线路、雷击频发区段，要集中人力、资金，尽快进行改造。
5 结束语
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〕国电公司，东北电力设计院编.高压送电线路设计手册第二版.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〕DL/T 5092-1999，110～500kV架空送电线路设计技术规程〔S〕.