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直流输电线路防雷措施分析
郝剑
国网山西省电力公司检修分公司
摘要:本文阐述了直流输电线路雷电的原因及危害的种类，介绍了直流输电
线路防雷与接地技术，分析了接地网存在的问题和改造方法，探讨了直流输电线
路杆塔接地降阻措施。
关键词:直流输电线路;防雷;接地网;接地降阻措施
中图分类号：TM7文献标识码：A
引言
为了减少输电电路的雷击故障，近年来，我们采取了多种防雷措施，如降低
杆塔接地电阻，提高线路绝缘水平，采用负角保护，架设耦合地线，安装线路避
雷器等，这对维护好供电企业直流输电线路起到了一定的作用。
一、直流输电线路雷电的原因及危害的种类
1、直流输电线路雷电的产生
雷电是自然界中一种常见的放电现象。通常我们认为由于大气中热空气上
升，与高空冷空气产生摩擦，从而形成了带有正负电荷的小水滴。当正负电荷累
积达到一定的电荷值时，会在带有不同极性的云团之间以及云团对地之间形成强
大的电场，从而产生云团对云团和云团对地的放电过程，这就是通常所说的闪电
和响雷。
2、直流输电线路雷电危害的种类
直流输电线路线路上出现的大气过电压有两种，一种是雷直击于线路引起
的，称为直击雷过电压；另一种是雷直击线路附近地面，由于电磁感应所引起的，
称为感应雷过电压。雷击的危害主要有三方面：
（1）直击雷
是指雷云对大地某点发生的强烈放电。它可以直接击中设备，雷电击中架空
线，如电力线，电话线等。雷电流便沿着导线进入设备，从而造成损坏。
（2）感應雷
它可以分为静电感应及电磁感应。一旦雷云对某目标放电，雷云上的负电荷
便瞬间消失，此时导线上的大量正电荷依然存在，并以雷电波的形式沿着导线经
设备入地，引起设备损坏。
（3）地电位提高
当10kA的雷电流通过下导体入地时，我们假设接地电阻为10'Ω，根据欧
姆定律，我们可知在入地点A处电压为100kV。
二、直流输电线路遭受雷击的特点
1、直流输电线路遭受雷击后，发生绝缘子闪络的杆塔相对集中，区段比较
明显，遵循一定客观规律。
2、直流输电线路遭受雷击，与所处的地形有直接的关系，不能以架空线路
杆塔所在位置的高低作为判断杆塔是否会遭受雷击的依据，部分线路杆塔位置相
对较低，但仍然遭受多次雷击。
3、随电压等级的升高，线路边相故障跳闸的几率增大，说明线路发生绕击
的可能性也增大。
4、从断路器保护动作情况来看，雷击不管造成单相或多相故障，重合闸重
合成功的几率很高，约为70～85％。
5、由于直流输电线路雷击导线的耐雷水平低，每当直流输电线路发生绕击
后，引起线路故障跳闸的概率非常大。
三、防雷措施及分析
1、采用消弧线圈接地方式
在雷电活动强烈时，接地电阻又难于降低的地区，110kV及以下电压等级的
电网可考虑采用系统中性点不接地或经消弧线圈接地方式。这样可使大多数雷击
单相闪络接地故障被消弧线圈消除，不至于发展成为持续工频电弧。而当雷击引
起二相或者三相闪络故障时，第一相闪络并不会造成跳闸，先闪络的导线相当于
一根避雷线，增加了分流和对未闪络相的耦合作用，使未闪络相绝缘上的电压下
降，从而提高了线路的耐雷水平。我国的消弧线圈接地方式运行效果良好，雷击
跳闸率大约可降低1/3左右。
2、避雷线的架设
在直流输电线路的防雷保护中，避雷线架设是最有效也是最基本的措施。避
雷线主要是防止雷电直接击打到导线，并且也拥有其他方面作用：其一，分流，
主要是为了将流经杆塔的雷电流减小，从而将塔顶的电位降低；其二，通过耦合
作用，也会使得线路绝缘子的电压有所降低；其三，对于导线也起到了屏蔽作用，
对于导线上过电压的感应也有所降低。一般来说，线路电压越高，避雷线使用的
效果也会更优，并且在直流输电线路的造价当中，避雷线所花费的比重也不高。
另外，在高压直流输电线路当中一般都会选择双避雷线假设的方式。
3、加装线路避雷器及分析
加装避雷器以后，当直流输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，
一部分雷电流从避雷线传入相邻杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值
后，避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷线流入导线，传播到相邻杆塔。
雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避
雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流，这
种分流的耦合作用将使导线电位提高，使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串
的闪络电压，绝缘子不会发生闪络，因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，
这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。线路避雷器应用分析：
（1）线路防雷用金属氧化物避雷器无论在防止雷直击导线方面，还是在雷击
塔顶或避雷线时的反击方面都非常有效。特别是位于高土壤电阻率的容易绕击的
山区线路，采用传统的防雷措施往往收效甚微，只有采取安装线路避雷器的防雷
措施，才能有效防止雷击闪络故障。
（2）线路避雷器主要用于降低直流输电线路雷击
跳闸率，而非限制操作过电压，因此线路避雷器宜选用带串联间隙的避雷器。
由于直流输电线路避雷器价格较高，必须分析避雷器的安装方式，以满足最大的
技术经济效益。为充分利用有限资金以求得最佳效益，应根据运行经验，力争较
准确的选择线路防雷避雷器的安装地点。
（3）线路避雷器安装时应注意的一是水平排列可只装两边相、垂直排列的线
路可只装上下相，三角形排列的线路安装上相；二是雷击故障频发杆塔安装避雷
器，如相临杆塔接地电阻偏高，最好在两侧相临杆塔上同时安装；三是安装时尽
量不让避雷器受力，并保持足够的安全距离；四是避雷器应顺杆塔单独敷设接地
线，其截面不得小于25平方毫米，尽量减小接地电阻。
4、接地电阻改造及分析
杆塔接地电阻是影响塔顶电位的重要参数，对于一般高度的杆塔，当杆塔型
号、尺寸与绝缘子型号和数量确定后，降低杆塔接地电阻对提高架空送电线路耐
雷水平、减少反击概率是非常有效的。当杆塔型式、尺寸和绝缘子型式、数量确
定后，影响线路反击耐雷水平的主要因素则是杆塔接地电阻的阻值。对一般高度
的杆塔，降低接地电阻是提高线路耐雷水平、防止反击的有效措施。暴露在空气
中的接地极很容易氧化。建议采用φ12的圆钢接地，提高接地网使用年限，并
在基础开挖的底层实施深埋，尽量减少接地体长度。
5、将耦合地线架设在容易遭受雷击的区域
将接地线添加在容易遭受雷击区域或者是多发区域的导线下方，也能够保障
直流输电线路的耐雷水平得到一定程度上的提高，这对雷击跳闸率也有很好的控
制作用。在架设耦合地线时，根据不同的架设线位置，也可以将其分成直挂式和
侧面两种技术方式，前面一类主要是在线路导线下方直接架设，后一类这是在线
路两侧平行的架设，这样的方式对于地线的屏蔽作用增强也有保护作用。耦合地
线主要是分流和增大导线、地线之间耦合系数这两个方面的作用。耦合系数的增
加主要是为了将等值波阻抗减少，从而减小绝缘子之上的电压，通过这样的方式
来提升防雷水平；分流主要是为了降低塔顶的电位。当雷电击打塔顶的时候，就
会大大的减少直流输电线路上的感应电压。
6、线路绝缘性能的提高
只有保证线路的绝缘性，才能够避免被雷击击中的次数，从而有效降低减少
线路跳闸率。如果架设的区域位于高海拔，并且容易受到雷击的区域，就需要强
化线路绝缘子的检查力度，如果绝缘子处于低值或者是零值，就应该及时的更换；
及时地检查区域之内的土壤情况，做好盐密测量工作；在停电检修线路的时候，
也要做好绝缘子的防污处理；此外，如果一般的防雷措施达不到防雷标准，也可
以在其中采用绝缘的方式，这样对于遭受雷击的次数也可以有效的减少。
结束语
直流输电线路的防雷保护工作，是一个系统工程，必须从设计、施工、运行
的各个环节上审慎考虑，分析雷害事故的成因，针对不同线路特点，摸索出符合
经济技术性能良好的防雷措施，把雷害事故降到可以承受的限度，从而有效保证
线路的安全稳定良好运行。
参考文献
[1]《交流电气装置过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）.
[2]《架空送电线路运行规程》（DL/T741-2001）.
[3]吴永兵.浅析送电线路雷击的原因及其预防措施[J].今日科苑，2009
（17）：89-91.
郝剑
国网山西省电力公司检修分公司
摘要:本文阐述了直流输电线路雷电的原因及危害的种类，介绍了直流输电
线路防雷与接地技术，分析了接地网存在的问题和改造方法，探讨了直流输电线
路杆塔接地降阻措施。
关键词:直流输电线路;防雷;接地网;接地降阻措施
中图分类号：TM7文献标识码：A
引言
为了减少输电电路的雷击故障，近年来，我们采取了多种防雷措施，如降低
杆塔接地电阻，提高线路绝缘水平，采用负角保护，架设耦合地线，安装线路避
雷器等，这对维护好供电企业直流输电线路起到了一定的作用。
一、直流输电线路雷电的原因及危害的种类
1、直流输电线路雷电的产生
雷电是自然界中一种常见的放电现象。通常我们认为由于大气中热空气上
升，与高空冷空气产生摩擦，从而形成了带有正负电荷的小水滴。当正负电荷累
积达到一定的电荷值时，会在带有不同极性的云团之间以及云团对地之间形成强
大的电场，从而产生云团对云团和云团对地的放电过程，这就是通常所说的闪电
和响雷。
2、直流输电线路雷电危害的种类
直流输电线路线路上出现的大气过电压有两种，一种是雷直击于线路引起
的，称为直击雷过电压；另一种是雷直击线路附近地面，由于电磁感应所引起的，
称为感应雷过电压。雷击的危害主要有三方面：
（1）直击雷
是指雷云对大地某点发生的强烈放电。它可以直接击中设备，雷电击中架空
线，如电力线，电话线等。雷电流便沿着导线进入设备，从而造成损坏。
（2）感應雷
它可以分为静电感应及电磁感应。一旦雷云对某目标放电，雷云上的负电荷
便瞬间消失，此时导线上的大量正电荷依然存在，并以雷电波的形式沿着导线经
设备入地，引起设备损坏。
（3）地电位提高
当10kA的雷电流通过下导体入地时，我们假设接地电阻为10'Ω，根据欧
姆定律，我们可知在入地点A处电压为100kV。
二、直流输电线路遭受雷击的特点
1、直流输电线路遭受雷击后，发生绝缘子闪络的杆塔相对集中，区段比较
明显，遵循一定客观规律。
2、直流输电线路遭受雷击，与所处的地形有直接的关系，不能以架空线路
杆塔所在位置的高低作为判断杆塔是否会遭受雷击的依据，部分线路杆塔位置相
对较低，但仍然遭受多次雷击。
3、随电压等级的升高，线路边相故障跳闸的几率增大，说明线路发生绕击
的可能性也增大。
4、从断路器保护动作情况来看，雷击不管造成单相或多相故障，重合闸重
合成功的几率很高，约为70～85％。
5、由于直流输电线路雷击导线的耐雷水平低，每当直流输电线路发生绕击
后，引起线路故障跳闸的概率非常大。
三、防雷措施及分析
1、采用消弧线圈接地方式
在雷电活动强烈时，接地电阻又难于降低的地区，110kV及以下电压等级的
电网可考虑采用系统中性点不接地或经消弧线圈接地方式。这样可使大多数雷击
单相闪络接地故障被消弧线圈消除，不至于发展成为持续工频电弧。而当雷击引
起二相或者三相闪络故障时，第一相闪络并不会造成跳闸，先闪络的导线相当于
一根避雷线，增加了分流和对未闪络相的耦合作用，使未闪络相绝缘上的电压下
降，从而提高了线路的耐雷水平。我国的消弧线圈接地方式运行效果良好，雷击
跳闸率大约可降低1/3左右。
2、避雷线的架设
在直流输电线路的防雷保护中，避雷线架设是最有效也是最基本的措施。避
雷线主要是防止雷电直接击打到导线，并且也拥有其他方面作用：其一，分流，
主要是为了将流经杆塔的雷电流减小，从而将塔顶的电位降低；其二，通过耦合
作用，也会使得线路绝缘子的电压有所降低；其三，对于导线也起到了屏蔽作用，
对于导线上过电压的感应也有所降低。一般来说，线路电压越高，避雷线使用的
效果也会更优，并且在直流输电线路的造价当中，避雷线所花费的比重也不高。
另外，在高压直流输电线路当中一般都会选择双避雷线假设的方式。
3、加装线路避雷器及分析
加装避雷器以后，当直流输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，
一部分雷电流从避雷线传入相邻杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值
后，避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷线流入导线，传播到相邻杆塔。
雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避
雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流，这
种分流的耦合作用将使导线电位提高，使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串
的闪络电压，绝缘子不会发生闪络，因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，
这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。线路避雷器应用分析：
（1）线路防雷用金属氧化物避雷器无论在防止雷直击导线方面，还是在雷击
塔顶或避雷线时的反击方面都非常有效。特别是位于高土壤电阻率的容易绕击的
山区线路，采用传统的防雷措施往往收效甚微，只有采取安装线路避雷器的防雷
措施，才能有效防止雷击闪络故障。
（2）线路避雷器主要用于降低直流输电线路雷击
跳闸率，而非限制操作过电压，因此线路避雷器宜选用带串联间隙的避雷器。
由于直流输电线路避雷器价格较高，必须分析避雷器的安装方式，以满足最大的
技术经济效益。为充分利用有限资金以求得最佳效益，应根据运行经验，力争较
准确的选择线路防雷避雷器的安装地点。
（3）线路避雷器安装时应注意的一是水平排列可只装两边相、垂直排列的线
路可只装上下相，三角形排列的线路安装上相；二是雷击故障频发杆塔安装避雷
器，如相临杆塔接地电阻偏高，最好在两侧相临杆塔上同时安装；三是安装时尽
量不让避雷器受力，并保持足够的安全距离；四是避雷器应顺杆塔单独敷设接地
线，其截面不得小于25平方毫米，尽量减小接地电阻。
4、接地电阻改造及分析
杆塔接地电阻是影响塔顶电位的重要参数，对于一般高度的杆塔，当杆塔型
号、尺寸与绝缘子型号和数量确定后，降低杆塔接地电阻对提高架空送电线路耐
雷水平、减少反击概率是非常有效的。当杆塔型式、尺寸和绝缘子型式、数量确
定后，影响线路反击耐雷水平的主要因素则是杆塔接地电阻的阻值。对一般高度
的杆塔，降低接地电阻是提高线路耐雷水平、防止反击的有效措施。暴露在空气
中的接地极很容易氧化。建议采用φ12的圆钢接地，提高接地网使用年限，并
在基础开挖的底层实施深埋，尽量减少接地体长度。
5、将耦合地线架设在容易遭受雷击的区域
将接地线添加在容易遭受雷击区域或者是多发区域的导线下方，也能够保障
直流输电线路的耐雷水平得到一定程度上的提高，这对雷击跳闸率也有很好的控
制作用。在架设耦合地线时，根据不同的架设线位置，也可以将其分成直挂式和
侧面两种技术方式，前面一类主要是在线路导线下方直接架设，后一类这是在线
路两侧平行的架设，这样的方式对于地线的屏蔽作用增强也有保护作用。耦合地
线主要是分流和增大导线、地线之间耦合系数这两个方面的作用。耦合系数的增
加主要是为了将等值波阻抗减少，从而减小绝缘子之上的电压，通过这样的方式
来提升防雷水平；分流主要是为了降低塔顶的电位。当雷电击打塔顶的时候，就
会大大的减少直流输电线路上的感应电压。
6、线路绝缘性能的提高
只有保证线路的绝缘性，才能够避免被雷击击中的次数，从而有效降低减少
线路跳闸率。如果架设的区域位于高海拔，并且容易受到雷击的区域，就需要强
化线路绝缘子的检查力度，如果绝缘子处于低值或者是零值，就应该及时的更换；
及时地检查区域之内的土壤情况，做好盐密测量工作；在停电检修线路的时候，
也要做好绝缘子的防污处理；此外，如果一般的防雷措施达不到防雷标准，也可
以在其中采用绝缘的方式，这样对于遭受雷击的次数也可以有效的减少。
结束语
直流输电线路的防雷保护工作，是一个系统工程，必须从设计、施工、运行
的各个环节上审慎考虑，分析雷害事故的成因，针对不同线路特点，摸索出符合
经济技术性能良好的防雷措施，把雷害事故降到可以承受的限度，从而有效保证
线路的安全稳定良好运行。
参考文献
[1]《交流电气装置过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）.
[2]《架空送电线路运行规程》（DL/T741-2001）.
[3]吴永兵.浅析送电线路雷击的原因及其预防措施[J].今日科苑，2009
（17）：89-91.