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摘要：由于架空输电线路的线路长度较长，杆塔数量较多，途径的地形复杂，常常经过雷暴多发区段，所以对于架空输电线路的防雷措施进行研究，具有重要的意义。本文从输电线路雷击跳闸的危害、雷击故障的主要类型和线路上常用的防雷措施等三个方面出发，对架空输电线路防雷工作进行分析，重点对于线路上常用的防雷措施进行了研究，正确的实施线路的防雷措施，对于线路预防雷击故障具有重要的价值。
关键词：输电线路;防雷;措施
中图分类号：TM863 文献标识码：A
1 引言
电力系统安全可靠性是电力工作永恒的主题，架空输电线路是电力系统不可或缺的部分。据统计，线路故障的一个相当大的部分是由雷电引起的，在线路中可以达到60%到80%的比例。雷电是一种普遍现象，在大自然中无法躲避。输电线路广泛地分布在野外，闪电易击中地面上凸起的物体，尤其是带电物体。同时，线路的雷击频率与架空输电线路的高度和长度呈正相关的关系。即使超高压、特高压架空输电线路的绝缘水平相对较高，雷电对输电线路的威胁也是一直存在的，因雷电导致的跳闸仍是主要的线路故障，因而架空输电线路防雷保护一直是人们极为关注的课题。
2 雷害事故发生的原因
2.1 雷电绕击闪络
输电线路一般均架设避雷线以保护导线免遭雷击，但并非绝对有效，仍存在雷电绕过避雷线击中导线的情况。由于雷电直接击中导线，导线上的雷击过电压值很高，当过电压值超过线路绝缘的耐受电压水平，则会发生冲击闪络，引起跳闸，这种闪络称为雷电绕击闪络。从线路遭受雷击的情况看，虽然绕击的概率很低，但由于导线上的雷击过电压值很高，所以因绕击发生的跳闸事故占雷击跳闸事故的比例超过60%。
2.2 雷电反击闪络
雷击避雷线档距中央时，雷电流迅速向两侧运动，经杆塔和接地体流入大地。为避免档距中央雷击过电压击穿空气间隙，闪击至导线上造成跳闸事故，设计时应保证在档距中央，导线与避雷线间的距离S≥0.012L+1m（L为档距，单位m;气温+15℃，无风、无冰）;雷击杆塔顶部时，雷电流一部分经杆塔和接地体流入大地，另一部分经避雷线向两侧运动，通过其它杆塔和接地体流入大地。上述两种雷击情况，强大的雷电流经杆塔和接地体流入大地时，因杆塔电感和冲击接地电阻的原因，使塔顶电位升高，当塔顶电位与相导线的感应电位差超过线路绝缘子串的50%冲击放电值时，导线与杆塔之间就会发生闪络，引起跳闸，这种闪络称为雷电反击闪络。
3 雷击故障的主要类型
一种为雷直击杆塔故障，由于架空输电线路的日常运行维护的需要，在长长的线路走廊中，经常会跨越低压线路、通讯线路、公路、江河、树木等，需要将杆塔建设的尽量高一些，这样有利于日常的运行稳定性和安全性。杆塔的高度比较高，又独立的耸立在荒野上，很容易遭受到雷击现象。当雷电击中杆塔，并且瞬间击穿绝缘子时，就会造成单相接地的线路跳闸故障。二种为雷直击导线故障，雷电绕过避雷线的屏蔽作用，击中导线，使得绝缘子发生闪络现象，引发线路跳闸故障，这种闪络故障也叫绕击闪络故障。三种为雷击线路周边故障，雷击过程中，击中架空输电线路周边区域时，可能造成架空输电线路形成瞬时间的感应过电压，过大的感应过电压产生极大的电荷量，击穿绝缘子，造成绝缘子闪络故障。
4 线路上常用的防雷措施
4.1 加强线路绝缘
加强线路绝缘可以通过增加绝缘子串的片数来实现。线路绝缘水平的提高意味着引起反击闪络的塔顶允许电位值提高，所以线路绝缘水平的提高可以减少雷电反击闪络发生的概率。但是绝缘子片数增加受塔头电气间隙的限制，过多地增加绝缘子片数会导致直线杆塔水平档距减小，造成耐张杆塔外角侧跳线对塔身的安全距离不足。加大塔头设计尺寸可解决这些问题，但会增加建设成本，为此需慎重考虑。
4.2 良好的接地装置
不同的防雷技术或系统，其运行机理之一都是要把雷电流通过接地装置导入大地，来最终达到保护线路以及人员安全的目的。所以，架空线路防雷系统必须要有高标准的接地装置，否则在雷电天气有可能引起断电，情节严重时可能影响到周边人民群众的生命财产安全。另外线路避雷器也需要以良好的接地装置为条件才能取得良好避雷效果，避雷器接地装置要求接地阻值小于4Ω，且为独立接地。在降低塔架接地电阻的实践中，应根据塔架基础的土壤电阻率进行处理。在土壤电阻率低的地区，可以利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地电阻;在土壤电阻率高的地区，可以采用多根放射形接地体、连续伸长接地体或者垂直接地电极等方案，在效果明顯的情况下，应对接地极材料进行升级，钢材可以用铜覆钢材料代替以达到更好的效果。
4.3 安装线路氧化锌避雷器
氧化锌避雷器，可以抑制雷电过电压引起的内部过电压，也可以抑制操作过电压引起的内部过电压。氧化锌避雷器可以减小雷击架空输电线路放电时的最大值，从而起到保护输电线路的目的。氧化锌具有非线性的伏安特性，在架空输电线路正常运行时，流过氧化锌避雷器的电流极小，不会影响线路的正常运行。但是当出现过电压，比如雷电压时，氧化锌避雷器的电阻会产生一种急剧的降低，从而起到疏导雷电流的作用，保护架空输电线路不受雷击的伤害，同时，在雷击过后，氧化锌避雷器又恢复到正常的运行状态。
4.4 降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻对于防范雷击有着重要的意义， 在线路杆塔的绝缘电阻高的情况下，雷击杆塔时，杆塔顶部电位更大，绝缘子将会承受更大的电压，更容易被击穿，但是在线路杆塔的绝缘电阻小的情况下， 雷击杆塔时， 杆塔顶部电位更小，绝缘子将会承受更小的电压，不容易被击穿。 降低绝缘电阻有多种方法， 比如延长接地体长度， 增加接地体的埋入深度，使用新型石墨烯接地体，使用降阻剂等，都可以有效降低接地电阻。由于架空输电线路所处地理位置复杂， 很多地区的土质为绝缘电阻较高的地质条件，采用降低杆塔绝缘电阻的方法，对于防范雷击危害是一种可行的方案。 对于较高电压等级的架空输电线路、处于雷暴多发区的线路杆塔、重要输电通道的线路杆塔，采用降低杆塔绝缘电阻的方法，来预防雷击故障，可以作为一种较好的方法。
4.5 选择合理的线路路径
选择合理的线路路径，可减少线路遭受雷击的概率，大幅降低雷击事故的发生率。突兀高耸的山脊、大片水域、金属矿藏、高雷暴日地区往往是雷电多发区域，选择线路路径时，应尽量避开这些区域。但是，不同路径的建设成本也不尽相同，因此需综合考虑。
5 结束语
经过近几年对架空输电线路运行维护和防雷工作的实践，虽然现在还不能完全避免架空输电线路雷害，但通过多年的研究和运行，积累了一定的理论基础和丰富的实践经验，根据危害大小和发生频率采取对应措施，做到有的放矢，使经济性和安全性达到较为理想的状态。
参考文献：
[1] 陈小波，叶铁丰，郑明，潘锡杰，吴烈.浙南地区10kV配电线路综合防雷措施仿真研究[J].计算机测量与控制，2018，26（08）：200-204.
[2] 邹雄锋.关于高压架空线路故障的原因及预防雷击的方法研究[J].山东工业技术，2018（13）：172.
[3] 李绍坚.10kV配网架空绝缘线路防雷技术的研究与应用[J].中国设备工程，2018（11）：216-217.
[4] 石际.工业电气工程高压输电线路的施工及防雷装置的设置[J].现代工业经济和信息化，2018，8（05）：67-69.
[5] 朱奇. 基于多因素权重分析的输电线路灾害预警评估模型研究[D].武汉大学，2018.
关键词：输电线路;防雷;措施
中图分类号：TM863 文献标识码：A
1 引言
电力系统安全可靠性是电力工作永恒的主题，架空输电线路是电力系统不可或缺的部分。据统计，线路故障的一个相当大的部分是由雷电引起的，在线路中可以达到60%到80%的比例。雷电是一种普遍现象，在大自然中无法躲避。输电线路广泛地分布在野外，闪电易击中地面上凸起的物体，尤其是带电物体。同时，线路的雷击频率与架空输电线路的高度和长度呈正相关的关系。即使超高压、特高压架空输电线路的绝缘水平相对较高，雷电对输电线路的威胁也是一直存在的，因雷电导致的跳闸仍是主要的线路故障，因而架空输电线路防雷保护一直是人们极为关注的课题。
2 雷害事故发生的原因
2.1 雷电绕击闪络
输电线路一般均架设避雷线以保护导线免遭雷击，但并非绝对有效，仍存在雷电绕过避雷线击中导线的情况。由于雷电直接击中导线，导线上的雷击过电压值很高，当过电压值超过线路绝缘的耐受电压水平，则会发生冲击闪络，引起跳闸，这种闪络称为雷电绕击闪络。从线路遭受雷击的情况看，虽然绕击的概率很低，但由于导线上的雷击过电压值很高，所以因绕击发生的跳闸事故占雷击跳闸事故的比例超过60%。
2.2 雷电反击闪络
雷击避雷线档距中央时，雷电流迅速向两侧运动，经杆塔和接地体流入大地。为避免档距中央雷击过电压击穿空气间隙，闪击至导线上造成跳闸事故，设计时应保证在档距中央，导线与避雷线间的距离S≥0.012L+1m（L为档距，单位m;气温+15℃，无风、无冰）;雷击杆塔顶部时，雷电流一部分经杆塔和接地体流入大地，另一部分经避雷线向两侧运动，通过其它杆塔和接地体流入大地。上述两种雷击情况，强大的雷电流经杆塔和接地体流入大地时，因杆塔电感和冲击接地电阻的原因，使塔顶电位升高，当塔顶电位与相导线的感应电位差超过线路绝缘子串的50%冲击放电值时，导线与杆塔之间就会发生闪络，引起跳闸，这种闪络称为雷电反击闪络。
3 雷击故障的主要类型
一种为雷直击杆塔故障，由于架空输电线路的日常运行维护的需要，在长长的线路走廊中，经常会跨越低压线路、通讯线路、公路、江河、树木等，需要将杆塔建设的尽量高一些，这样有利于日常的运行稳定性和安全性。杆塔的高度比较高，又独立的耸立在荒野上，很容易遭受到雷击现象。当雷电击中杆塔，并且瞬间击穿绝缘子时，就会造成单相接地的线路跳闸故障。二种为雷直击导线故障，雷电绕过避雷线的屏蔽作用，击中导线，使得绝缘子发生闪络现象，引发线路跳闸故障，这种闪络故障也叫绕击闪络故障。三种为雷击线路周边故障，雷击过程中，击中架空输电线路周边区域时，可能造成架空输电线路形成瞬时间的感应过电压，过大的感应过电压产生极大的电荷量，击穿绝缘子，造成绝缘子闪络故障。
4 线路上常用的防雷措施
4.1 加强线路绝缘
加强线路绝缘可以通过增加绝缘子串的片数来实现。线路绝缘水平的提高意味着引起反击闪络的塔顶允许电位值提高，所以线路绝缘水平的提高可以减少雷电反击闪络发生的概率。但是绝缘子片数增加受塔头电气间隙的限制，过多地增加绝缘子片数会导致直线杆塔水平档距减小，造成耐张杆塔外角侧跳线对塔身的安全距离不足。加大塔头设计尺寸可解决这些问题，但会增加建设成本，为此需慎重考虑。
4.2 良好的接地装置
不同的防雷技术或系统，其运行机理之一都是要把雷电流通过接地装置导入大地，来最终达到保护线路以及人员安全的目的。所以，架空线路防雷系统必须要有高标准的接地装置，否则在雷电天气有可能引起断电，情节严重时可能影响到周边人民群众的生命财产安全。另外线路避雷器也需要以良好的接地装置为条件才能取得良好避雷效果，避雷器接地装置要求接地阻值小于4Ω，且为独立接地。在降低塔架接地电阻的实践中，应根据塔架基础的土壤电阻率进行处理。在土壤电阻率低的地区，可以利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地电阻;在土壤电阻率高的地区，可以采用多根放射形接地体、连续伸长接地体或者垂直接地电极等方案，在效果明顯的情况下，应对接地极材料进行升级，钢材可以用铜覆钢材料代替以达到更好的效果。
4.3 安装线路氧化锌避雷器
氧化锌避雷器，可以抑制雷电过电压引起的内部过电压，也可以抑制操作过电压引起的内部过电压。氧化锌避雷器可以减小雷击架空输电线路放电时的最大值，从而起到保护输电线路的目的。氧化锌具有非线性的伏安特性，在架空输电线路正常运行时，流过氧化锌避雷器的电流极小，不会影响线路的正常运行。但是当出现过电压，比如雷电压时，氧化锌避雷器的电阻会产生一种急剧的降低，从而起到疏导雷电流的作用，保护架空输电线路不受雷击的伤害，同时，在雷击过后，氧化锌避雷器又恢复到正常的运行状态。
4.4 降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻对于防范雷击有着重要的意义， 在线路杆塔的绝缘电阻高的情况下，雷击杆塔时，杆塔顶部电位更大，绝缘子将会承受更大的电压，更容易被击穿，但是在线路杆塔的绝缘电阻小的情况下， 雷击杆塔时， 杆塔顶部电位更小，绝缘子将会承受更小的电压，不容易被击穿。 降低绝缘电阻有多种方法， 比如延长接地体长度， 增加接地体的埋入深度，使用新型石墨烯接地体，使用降阻剂等，都可以有效降低接地电阻。由于架空输电线路所处地理位置复杂， 很多地区的土质为绝缘电阻较高的地质条件，采用降低杆塔绝缘电阻的方法，对于防范雷击危害是一种可行的方案。 对于较高电压等级的架空输电线路、处于雷暴多发区的线路杆塔、重要输电通道的线路杆塔，采用降低杆塔绝缘电阻的方法，来预防雷击故障，可以作为一种较好的方法。
4.5 选择合理的线路路径
选择合理的线路路径，可减少线路遭受雷击的概率，大幅降低雷击事故的发生率。突兀高耸的山脊、大片水域、金属矿藏、高雷暴日地区往往是雷电多发区域，选择线路路径时，应尽量避开这些区域。但是，不同路径的建设成本也不尽相同，因此需综合考虑。
5 结束语
经过近几年对架空输电线路运行维护和防雷工作的实践，虽然现在还不能完全避免架空输电线路雷害，但通过多年的研究和运行，积累了一定的理论基础和丰富的实践经验，根据危害大小和发生频率采取对应措施，做到有的放矢，使经济性和安全性达到较为理想的状态。
参考文献：
[1] 陈小波，叶铁丰，郑明，潘锡杰，吴烈.浙南地区10kV配电线路综合防雷措施仿真研究[J].计算机测量与控制，2018，26（08）：200-204.
[2] 邹雄锋.关于高压架空线路故障的原因及预防雷击的方法研究[J].山东工业技术，2018（13）：172.
[3] 李绍坚.10kV配网架空绝缘线路防雷技术的研究与应用[J].中国设备工程，2018（11）：216-217.
[4] 石际.工业电气工程高压输电线路的施工及防雷装置的设置[J].现代工业经济和信息化，2018，8（05）：67-69.
[5] 朱奇. 基于多因素权重分析的输电线路灾害预警评估模型研究[D].武汉大学，2018.