浅谈220kV以及500kV输电线路的防雷措施

摘要：输电线路的雷击事故是造成电网停电以及异常运行的主要原因之一，如何防雷对输电线路来说意义非常重大。本文主要 从220kV及500kV输电线路雷害进行分析，对如何预防输电线路的雷击事故给出了具体的解决措施。

关键词：输电线路；雷击事故；防雷措施

引言：目前，输电线路的雷击跳闸故障一直是困扰电网安全供电的一个主要问题，因雷击事故导致的电网事故占到了整个电网事故发生的三分之一以上。当前，贵州地区的电网运行500kv的输电线路已经达到2029km，拥有塔基4259座。从2002年以来，已经累计发生雷击引起的线路跳闸事故64次，占整个故障的71.6%。因此，雷击事故是影响整个电网安全运行的重要原因。

一、贵州地区220kV及500kV输电线路雷害分析

电网事故中，以输电线路的故障所占比重较大，而在输电线路的故障中，又以雷击事故占的比例较大，特别是在山区的输电线路中，几乎所有的跳闸事故都是由于雷击事故引起的，根据电网运行的相关记录表明，输电线路故障中约有70%左右的故障是有雷击引起的，因此，预防雷击事故可以极大的提高输电线路的安全运行效率。

我国的贵州省位于副热带东亚大陆的季风区域范围内，常年受到亚热带季风气候的影响，降雨量较大，而且雷击发生频繁，年均雷电发生日为80个左右，自1997年起大型高压线路投入运行以来，雷击事故危害一直较为突出。由于贵州省独特的地理环境等因素，输电线路的走廊大部分都布设在山地高原地区，线路的杆塔大部分假设在山顶或者是半山腰上，部分线路还需要跨越峡谷等地区，导线与地面的距离相差非常大，导致了地面对导线的屏蔽效果大大减弱，当输电线路沿着山坡斜式布设时，导致山坡外侧保护范围变小，增大绕击区，同时引起雷电的绕击概率增大，大大提高了输电线路遭受雷电绕击的可能性。尤其是≥220kv电压等级的输电线路遭绕击的比例较大，特别是500kv的输电线路，通过对遭雷击线路杆塔以及故障相的绝缘子串的分析，初步断定了90%以上的雷击跳闸事故是由于落雷绕过避雷线直接电击导线而引起的。

输电线路是电网以及电力系统的重要组成部分，因其是暴露于自然环境之中的，因此极易受到自然环境条件的影响与损坏，最重要的是雷击。同时，输电线路所安装的地区均为旷野、丘陵或者是山地，输电线路又相对较长，因此遭受雷击的几率也就大大增加。一般输电线路的雷击事故形成要经过以下几个阶段：输电线路遭受雷电过电压作用，之后输电线路发生闪络现象，然后输电线路从闪络变为稳定工频电压，最后引起线路跳闸停电故障。

二、220kV及500kV输电线路防雷措施（本文转摘至艾特贸易网-技术资料栏目 http://www.aitmy.com/news/）

1、架设输电线路避雷线。在输电线路中都要架设避雷线，又称架空地线，一般架设与杆塔的顶端位置，数量为1-2根，主要用于防雷。通常，当落雷击中输电线路时，在线路中将瞬间产生高于线路额定电压的过电压，甚至可以达到几百万伏。当该过电压超过线路绝缘子串的抗电范围时，就会引起线路的跳闸故障，严重的将导致停电。然而，装设了避雷线的输电线路可以将雷击的电流作用在避雷线上，并通过埋设于地下的接地装置将电流引入大地。一般情况下，输电线路的电压越高，其避雷线的使用效果就越好，因此，在220kv及500kv的输电线路上要全线架设避雷线。

要注意的是，避雷线要在杆塔的地基处进行接地，因为在采用了双避雷线的超高压线路上，正常输送的电流会在两根避雷线之间组成一个闭合回路，从而造成损耗，因此，必须将避雷线对地绝缘。另外，避雷线的避雷效果还与和它下方导线所成的角度有关，一般角度为20-30度。通常情况下，220kv双避雷线角度约为20度左右，而500kv高压双避雷线的角度最好在15度以下。在架设双避雷线的情况下，比较容易获得较小的保护角，雷击跳闸故障发生率也较小，但是成本投资较大，因此，我国的220kv线路主要采用单避雷线方式。

2、安装输电线路避雷器。即使在对输电线路进行全线路装设避雷线，也无法完全避免过电流引入导线的可能性，而装设避雷器可以使雷击产生的过电压在超过一定幅值时进行动作，给雷击提供一个低阻抗的电路使其引入大地，从而限制电压升高保证线路安全。

输电线路的避雷器结构一般由避雷器本体与串联空气间隙组成，其工作原理是利用氧化锌阀片柱具备非线性伏安特性以及通流能量大等特点完成对过电压的放电过程。联结于带点导线中，当正常输电电流运行时，呈现高阻状态，电力系统与地面之间呈现完全绝缘，而当雷击过电压作用在导线上时，达到避雷器动作电压数值时，避雷器电阻率就会瞬间下降，快速泄流，从而保障电路运行的安全。避雷器本体不承受系统运行时的电压，因此不用考虑长期运行的老化问题，而当避雷器本体发生故障时，也不会影响输电线路的正常运行。串联空气间隙有两类，一类是纯空气串联间隙，该间隙的优点是不必担心空气间隙发生故障，但是在安装避雷器时要在杆塔上进行间隙距离的安装调整，具有较高的安装要求；另一类是由合成绝缘子支持的串联空气间隙，其优点是由于其间隙距离由绝缘子决定，因此安装较为容易，但是支持串联间隙的合成绝缘子承担着较高的系统电压。

输电线路的避雷器具有良好的钳电位作用。输电线路加装避雷器之后，该输电线路若发生雷击事故，雷击电流将会发生分流，大部分的雷击电流经避雷线引入相邻杆塔，一部分经过杆塔塔体引入大地。当雷击电流流经避雷器及导线时，在导线间的电磁感应作用下，分别在导线及避雷器上产生耦合分量。避雷器的分流的雷电流要比避雷线的雷电流分流大，因此在分流耦合作用下引起导线电位升高，使导线以及塔顶的电位差比绝缘子串的闪络电压小，因此绝缘子将不发生闪络现象，这也是线路避雷器防雷的明显特征之一。

3、降低线路杆塔的接地电阻。一般情况下，任何一根杆塔都要配备相应的接地装置，并与避雷线相连，从而提高输电线路防雷的可靠性。对一般高度的杆塔来讲，为了减少雷击事故产生的跳闸率以及提高输电线路的耐雷水平，降低杆塔接地电阻是最经济也是最有效的方法，这就要求对同一线路进行逐段的进行改造，将相邻杆塔做接地处理，从而来降低相邻杆塔的接地电阻，同时将杆塔延伸到周围土壤电阻率较低的地区。布设与山区的杆塔，在杆塔的四个底部要采用打深井加降阻剂或者是布设长辐射地线，增加土壤与地线的接触面积降低电阻率，从而实现输电线路的防雷目的。

4、安装输电线路自动重合闸。输电线路除了要装设防雷装置之外，要需要进行重合闸装置的安装，因为输电线路的故障80%以上都是瞬时性的，在输电线路遭到雷击时引起绝缘子的闪络从而发生跳闸，安装了自动重合闸装置对减少雷击跳闸事故率有较好的效果，可以有效的消除瞬时性的线路故障，降低跳闸停电事故，确保电网的持续性供电。

据相关统计数据表明，目前我国的220kv以上的高压线路重合闸成功率在75%-85%之间，500kv线路重合闸成功率在85%-95%之间。在我国的电力系统规程里就要求，各级输电线路应尽量装设三相或单相的自动重合闸装置，在高土壤电阻率的地区必须装设自动重合闸装置。输电线路加装自动重合闸装置作为线路防雷一种有效措施，在输电线路的正常运行以及保证供电可靠性方面都发挥了重要的作用，但要加强对瞬时故障的巡视、分析以及判断，给予及时的处理措施，防止留下线路安全隐患。

三、结束语

引起220kv及500kv输电线路雷击事故的原因较多，具有一定的复杂性，要从实际出发解决雷击线路事故，因地制宜，采用加装避雷器、避雷线以及自动重合闸装置等都能够起到非常有效的防雷效果。各电力部门要尽量的结合实际环境，总结防雷治理经验，保证输电线路安全、稳定的运行。

四、参考文献

[1] 李景禄;;关于中压电网防雷保护现状的分析与探讨[J];电瓷避雷器;2003年04期

[2] 李景禄;李卫国;唐忠;;输电线路杆塔接地及其降阻措施[J];电瓷避雷器;2003年03期

[3] 程更生;蒲路;;避雷器在输电线路防雷中若干问题的探讨[J];电瓷避雷器;2005年03期

[4] 张志劲;司马文霞;廖瑞金;;风速对500kV同杆双回线路绕击耐雷的影响[J];高电压技术;2002年11期