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【摘要】输电线路是电网的基本组成部分，常面临各种不同地理环境和气候环境的影响，当不利条件及组合足以导致线路故障时，就会影响线路的安全运行，严重时甚至会形成大面积停电事故。本文主要对输变电线路雷击故障与防雷措施进行研究分析。
【关键词】输变电线路雷击故障防雷措施
Abstract： The transmission line is an essential part of the grid, often face a variety of geographical environment and climatic conditions, when adverse conditions and the combination is sufficient to cause a line fault, it will affect the safe operation of the line, even when serious formation of largeblackout. In this paper, failure of power transmission line lightning and lightning protection measures.
Key words ：lightning failure of power transmission lines lightning protection measures
中图分类号：TU856 文献标识码：A 文章编号
前言
雷电活动具有明显的地域性和气候性，与当地雷电活动特性、微地形、微气候等因素有关。而雷击故障对输变电线路影响很大，因此，我们要做好防雷措施。一、输变电线路雷击故障与原因分析
按照雷击线路部位的不同，直接雷击过电压又分两种情况：一种是雷击线路杆塔或避雷线时，雷电流通过雷击点阻抗，使该点地电位大大升高，当该点的电位与导线的电位差超过绝缘的冲击放电电压时，将会发生闪络，这种情况通常称为反击；另一种情况是，雷电直接击中导线，或绕过避雷线击中导线即发生绕击雷。因此，雷电活动的规律十分复杂，直接影响着输配电线路及整个电力系统的安全运行。所以对雷电活动进行长期观测，对雷电参数进行测量，充分收集雷电活动的资料，统计雷电活动的数据，这对人们逐步认识雷电活动规律和现象、形成，作为考虑防雷措施的依据，具有十分重大的意义。
从线路气候环境分析。雷电作用下输电线路出现一定的雷击跳闸难以避免。每一地区一般有一定的雷电活动周期和规律，在高山、丘陵、江河湖泊纵横，地形复杂的地区易形成雷云、暴雨天气。从线路地理环境分析，部分地区土壤电阻率高，杆塔接地电阻偏大易引起反击跳闸；山区线路导线易遭受雷电绕击，山坡倾角使导线的暴露弧面增大增加了雷电绕击的概率，雷电绕击已成为雷击跳闸的主要影响因素，从线路本体分析，主要存在以下不足：
1、在线路设计方面，工程设计中雷电日的取值与实际情况不一定完全相符，一般来说，雷击跳闸次数与雷暴口成正比，若设计所取的雷暴较实际低，会造成输电设备耐雷水平偏低；设计所需的雷电数据不足。
2、运行维护方面，当绝缘子串中存在零值或低值，绝缘子未能及时检出时，绝缘子串的闪络电压降低会导致耐雷水平低于设计值：部分地区为增加防污能力将瓷绝缘子换成合成绝缘子后，若均压环之间的空气间距较原设计减小也会导致耐雷水平降低。
3、在基建方面，部分杆塔接地电阻在施工中没有达到设计值，或者杆塔接地电阻通过施加降阻剂后暂时达到了设计值，但降阻剂在运行期间可能流失，若基建中施工工艺不当甚至会加速接地体的腐蚀，而接地电阻高是造成雷电反击最主要的原因。
二、防雷保护措施
1、减小保护角
随着线路保护角的逐渐减小，线路的绕击 率呈下降趋势，减小保护角是降低绕击跳闸率 比较有效的方法。但是对于已建线路，改变线路保护角可行性较差，并且对于山区地面倾角较大的杆塔，由于受塔头设计的限制保护角不可能大幅度降低，应采取其它有效的绕击防护措施，减小保护角技术经济性不高。
2、安装塔头避雷针
通过在塔头安装可控放电避雷针，可有效提高杆塔的引雷能力，增强杆塔对其附近导线的雷电屏蔽能力，从而降低雷电绕击导线的概率，减小绕击跳闸率，同时，由于能发生绕击的雷电流一般较小，接地电阻值控制在允许范围内时被吸引至杆塔时也不会产生反击闪络，不增加反击跳闸率。合理的安装方式和安装方法对可控放电避雷针的防护效果非常关键，同时一定要控制好杆塔接地电阻，对不合格杆塔应进行降阻改造，以确保可控放电避雷针发挥更好的防护效果。
3、架设耦合地线及耦合地埋线
架设耦合地线虽不能减少绕击率，但能在雷击杆塔时起分流作用和耦合作用，降低杆塔绝缘子上所承受的电压，提高线路的耐雷水平。在 220kV 双避雷线线路上架设耦合地线后，耦合系数由0.275增大到0.364，分流作用也明显增大；当杆塔冲击接地电阻为16—100Ω时，耦合地线分流为8％—21.5％，华东电力试验研究所进行的试验测量并提出耦合地线能分流12％— 22％。在接地电阻较大的山区，杆塔所处的地质条件差，电阻率较高（如达到2000 Ω.m），降低接地电阻非常困难时采用在架空线下加装耦合地线，能起到较好的分流和耦合作用，降低雷击跳闸的概率。与耦合地线雷同的耦合地埋线也可以降低接地电阻及起一部分架空地线的作用。国外的运行经验证明：耦合地埋线是降低高土壤电
阻率地区杆塔接地电阻的有效措施之一，曾在一个 20 基杆塔的易击段埋设耦合地線后，10年中只发生一次雷击故障，国外文献介绍可降低跳闸率40％，显著提高线路耐雷水平。
4、采用差绝缘或不平衡绝缘方式
这种方式一直以来都存在争议，且它也受到杆塔尺寸的限制。差绝缘方式适宜于中性点不接地或经消弧线圈接地的中低压系统，且导线为三角形排列的情况。采用差绝缘方式的同一基杆塔上三相绝缘有差异，下面两相较之最上面一相各增加一片绝缘子，当雷击杆塔或上导线时，由于上导线绝缘相对较“弱”而先击穿，雷电流经杆塔入地，避免了两相闪络。在同杆双回的线路中也有采用不平衡绝缘方式以达到降低双回线路同时跳闸的概率，但无法消除同时跳闸事故。同杆双回的线路因导线垂直排列，杆塔较高，线路反击耐雷水平一般比同电压等级导线水平排列的线路低，当雷电流足够大时，可能会产生同塔双回线路的绝缘子相继反击，造成双回线路同时跳闸。国内曾有研究表明：不平衡绝缘方式下双回线路同时闪络的概率较目前平衡绝缘方式均有所降低，杆塔接地电阻越小，不平衡绝缘防止双回线路同时闪络跳闸的效果越好，冲击接地电阻小于7Ω，同时闪络的概率可降低86%。
5、降低杆塔接地电阻
杆塔接地装置是同避雷线连接的，主要是用来向大地导泄扩散雷电流，保持线路有一定的耐雷水平。而接地装置的接地电阻大小是防雷击闪络的关键。以计算参数说明，不同的冲击接地电阻(雷电流通过接地体流向大地时，接地呈现的电阻)值时，架空线路的耐雷水平相差也很大，超过耐雷水平的雷电流概率大小也不同。
降低杆塔接地电阻一般方法有：(1)接地网开挖尺寸应符合设计要求，特别是石山地段除开挖尺寸外，沟槽内应有足够的泥土作为铺垫(铺垫10厘米的优质碎土，并夯实打紧)。(2)接地网钢材应采用稀上热镀锌扁钢，①是增加接触面，降低地电阻，②是增加接地效果和有效延长接地寿命的关键技术。 (3)采用降阻剂或者导电水泥，应用水拌和将降阴剂倒入容器内，按水粉0．5：l的比例，搅拌成稍稠的浆糊状，将糊状降阴剂均匀地完全包住镀锌扁钢，这是取优良降阻效果的关键，约30分钟后，降阻剂尚未完全凝固发硬时，就必须在它上面覆盖优质碎土，边回填边夯实，(对缺乏水源的地段采用降阻块或降阻板)。
结语
总之，各种不同地理环境和气候环境的影响，当不利条件及组合足以导致线路故障，特别是雷击故障，我们既要强调综合防雷的思想，又要区分每种技术措施的针对性和有效性，进行各种技术措施的技术经济比较。
参考文献
[1]何金良，曾嵘，陈水明．输电线路雷电防护技术研究 (三)：防护措施[J]．高电压技术，2009，35(12)：2917．2923．
[2]维列夏金，吴维韩．俄罗斯超高压和特高压输电线路防雷运行经验分析[J]．高电压技术，1998，24(2)：76．79．
[3]陈新岗，袁涛，陈渝光，等．线路型避雷器在输电线路防雷中的应用[J]．高电压技术，2003，29(12)：17．19．
[4]张志劲，司马文霞，蒋兴良，等．超／特高压输电线路雷电绕击防护性能研究[J]．中国电机工程学报，2005， 25(10)：1-6
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
【关键词】输变电线路雷击故障防雷措施
Abstract： The transmission line is an essential part of the grid, often face a variety of geographical environment and climatic conditions, when adverse conditions and the combination is sufficient to cause a line fault, it will affect the safe operation of the line, even when serious formation of largeblackout. In this paper, failure of power transmission line lightning and lightning protection measures.
Key words ：lightning failure of power transmission lines lightning protection measures
中图分类号：TU856 文献标识码：A 文章编号
前言
雷电活动具有明显的地域性和气候性，与当地雷电活动特性、微地形、微气候等因素有关。而雷击故障对输变电线路影响很大，因此，我们要做好防雷措施。一、输变电线路雷击故障与原因分析
按照雷击线路部位的不同，直接雷击过电压又分两种情况：一种是雷击线路杆塔或避雷线时，雷电流通过雷击点阻抗，使该点地电位大大升高，当该点的电位与导线的电位差超过绝缘的冲击放电电压时，将会发生闪络，这种情况通常称为反击；另一种情况是，雷电直接击中导线，或绕过避雷线击中导线即发生绕击雷。因此，雷电活动的规律十分复杂，直接影响着输配电线路及整个电力系统的安全运行。所以对雷电活动进行长期观测，对雷电参数进行测量，充分收集雷电活动的资料，统计雷电活动的数据，这对人们逐步认识雷电活动规律和现象、形成，作为考虑防雷措施的依据，具有十分重大的意义。
从线路气候环境分析。雷电作用下输电线路出现一定的雷击跳闸难以避免。每一地区一般有一定的雷电活动周期和规律，在高山、丘陵、江河湖泊纵横，地形复杂的地区易形成雷云、暴雨天气。从线路地理环境分析，部分地区土壤电阻率高，杆塔接地电阻偏大易引起反击跳闸；山区线路导线易遭受雷电绕击，山坡倾角使导线的暴露弧面增大增加了雷电绕击的概率，雷电绕击已成为雷击跳闸的主要影响因素，从线路本体分析，主要存在以下不足：
1、在线路设计方面，工程设计中雷电日的取值与实际情况不一定完全相符，一般来说，雷击跳闸次数与雷暴口成正比，若设计所取的雷暴较实际低，会造成输电设备耐雷水平偏低；设计所需的雷电数据不足。
2、运行维护方面，当绝缘子串中存在零值或低值，绝缘子未能及时检出时，绝缘子串的闪络电压降低会导致耐雷水平低于设计值：部分地区为增加防污能力将瓷绝缘子换成合成绝缘子后，若均压环之间的空气间距较原设计减小也会导致耐雷水平降低。
3、在基建方面，部分杆塔接地电阻在施工中没有达到设计值，或者杆塔接地电阻通过施加降阻剂后暂时达到了设计值，但降阻剂在运行期间可能流失，若基建中施工工艺不当甚至会加速接地体的腐蚀，而接地电阻高是造成雷电反击最主要的原因。
二、防雷保护措施
1、减小保护角
随着线路保护角的逐渐减小，线路的绕击 率呈下降趋势，减小保护角是降低绕击跳闸率 比较有效的方法。但是对于已建线路，改变线路保护角可行性较差，并且对于山区地面倾角较大的杆塔，由于受塔头设计的限制保护角不可能大幅度降低，应采取其它有效的绕击防护措施，减小保护角技术经济性不高。
2、安装塔头避雷针
通过在塔头安装可控放电避雷针，可有效提高杆塔的引雷能力，增强杆塔对其附近导线的雷电屏蔽能力，从而降低雷电绕击导线的概率，减小绕击跳闸率，同时，由于能发生绕击的雷电流一般较小，接地电阻值控制在允许范围内时被吸引至杆塔时也不会产生反击闪络，不增加反击跳闸率。合理的安装方式和安装方法对可控放电避雷针的防护效果非常关键，同时一定要控制好杆塔接地电阻，对不合格杆塔应进行降阻改造，以确保可控放电避雷针发挥更好的防护效果。
3、架设耦合地线及耦合地埋线
架设耦合地线虽不能减少绕击率，但能在雷击杆塔时起分流作用和耦合作用，降低杆塔绝缘子上所承受的电压，提高线路的耐雷水平。在 220kV 双避雷线线路上架设耦合地线后，耦合系数由0.275增大到0.364，分流作用也明显增大；当杆塔冲击接地电阻为16—100Ω时，耦合地线分流为8％—21.5％，华东电力试验研究所进行的试验测量并提出耦合地线能分流12％— 22％。在接地电阻较大的山区，杆塔所处的地质条件差，电阻率较高（如达到2000 Ω.m），降低接地电阻非常困难时采用在架空线下加装耦合地线，能起到较好的分流和耦合作用，降低雷击跳闸的概率。与耦合地线雷同的耦合地埋线也可以降低接地电阻及起一部分架空地线的作用。国外的运行经验证明：耦合地埋线是降低高土壤电
阻率地区杆塔接地电阻的有效措施之一，曾在一个 20 基杆塔的易击段埋设耦合地線后，10年中只发生一次雷击故障，国外文献介绍可降低跳闸率40％，显著提高线路耐雷水平。
4、采用差绝缘或不平衡绝缘方式
这种方式一直以来都存在争议，且它也受到杆塔尺寸的限制。差绝缘方式适宜于中性点不接地或经消弧线圈接地的中低压系统，且导线为三角形排列的情况。采用差绝缘方式的同一基杆塔上三相绝缘有差异，下面两相较之最上面一相各增加一片绝缘子，当雷击杆塔或上导线时，由于上导线绝缘相对较“弱”而先击穿，雷电流经杆塔入地，避免了两相闪络。在同杆双回的线路中也有采用不平衡绝缘方式以达到降低双回线路同时跳闸的概率，但无法消除同时跳闸事故。同杆双回的线路因导线垂直排列，杆塔较高，线路反击耐雷水平一般比同电压等级导线水平排列的线路低，当雷电流足够大时，可能会产生同塔双回线路的绝缘子相继反击，造成双回线路同时跳闸。国内曾有研究表明：不平衡绝缘方式下双回线路同时闪络的概率较目前平衡绝缘方式均有所降低，杆塔接地电阻越小，不平衡绝缘防止双回线路同时闪络跳闸的效果越好，冲击接地电阻小于7Ω，同时闪络的概率可降低86%。
5、降低杆塔接地电阻
杆塔接地装置是同避雷线连接的，主要是用来向大地导泄扩散雷电流，保持线路有一定的耐雷水平。而接地装置的接地电阻大小是防雷击闪络的关键。以计算参数说明，不同的冲击接地电阻(雷电流通过接地体流向大地时，接地呈现的电阻)值时，架空线路的耐雷水平相差也很大，超过耐雷水平的雷电流概率大小也不同。
降低杆塔接地电阻一般方法有：(1)接地网开挖尺寸应符合设计要求，特别是石山地段除开挖尺寸外，沟槽内应有足够的泥土作为铺垫(铺垫10厘米的优质碎土，并夯实打紧)。(2)接地网钢材应采用稀上热镀锌扁钢，①是增加接触面，降低地电阻，②是增加接地效果和有效延长接地寿命的关键技术。 (3)采用降阻剂或者导电水泥，应用水拌和将降阴剂倒入容器内，按水粉0．5：l的比例，搅拌成稍稠的浆糊状，将糊状降阴剂均匀地完全包住镀锌扁钢，这是取优良降阻效果的关键，约30分钟后，降阻剂尚未完全凝固发硬时，就必须在它上面覆盖优质碎土，边回填边夯实，(对缺乏水源的地段采用降阻块或降阻板)。
结语
总之，各种不同地理环境和气候环境的影响，当不利条件及组合足以导致线路故障，特别是雷击故障，我们既要强调综合防雷的思想，又要区分每种技术措施的针对性和有效性，进行各种技术措施的技术经济比较。
参考文献
[1]何金良，曾嵘，陈水明．输电线路雷电防护技术研究 (三)：防护措施[J]．高电压技术，2009，35(12)：2917．2923．
[2]维列夏金，吴维韩．俄罗斯超高压和特高压输电线路防雷运行经验分析[J]．高电压技术，1998，24(2)：76．79．
[3]陈新岗，袁涛，陈渝光，等．线路型避雷器在输电线路防雷中的应用[J]．高电压技术，2003，29(12)：17．19．
[4]张志劲，司马文霞，蒋兴良，等．超／特高压输电线路雷电绕击防护性能研究[J]．中国电机工程学报，2005， 25(10)：1-6
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。