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广东圣辉电力工程有限公司
【摘 要】近年来，随着我国电力行业的快速发展，我国不断扩大电力网络的建设规模。但是输电线路遭受雷电的损害，给整个电力系统造成了严重的损失。本文主要谈谈电力输电线路的防雷设计。
【关键词】电力输电线路；防雷设计
1引 言
当今社会，电能已经成为人们生产生活必不可少的重要能源之一，随着经济和科技的迅猛发展，我们生活中的大部分产品都需要利用电能来推动，电力工业的发展水平已成为衡量一个国家经济发展水平的重要指标。因此，确保电力的可靠性和稳定性，使其满足社会生产生活需要就显得特别重要。然而就目前而言，输电线路跳闸故障并未得到彻底解决，尤其是输电线路经常会因为遭到雷击的影响而发生断线跳闸故障，该类故障占了所有跳闸故障的 70～80%左右，其中 80%是雷击杆塔造成的，而且一旦发生修复起来极其繁琐，给社会的生产和生活用电带来了极大的困扰。最为严重的是，雷电具有随机性与不可预知性，要想彻底地杜绝因雷击而发生的跳闸事故，几乎是不可能的。所以如何降低因雷击造成的输电线路跳闸断线故障的发生频率，成为了当今各大电力企业所必须重视的问题之一。
2输电线路雷击过电压的原理及危害
雷电被认为是当今电子时代的一大公害，其形成与雷云存在一定关系，我们一般把闪电的云叫做雷云，其中积雨云的大气电场非常强。由于静电感应作用，当积雨云下方的地面有足够强的电场强度时，在两者之间的空气层会被击穿的局部放电，这就是所谓的雷电现象。
具体来说可分为以下几个阶段：
（1）先导放电阶段。云中若负电荷的电场强度一旦达到106V/m，且附近的电场强度能够促使空气绝缘破坏的强度时便会发生电击穿，所产生的电子与气体分子进行撞击产生大量的离子，并伴有气体发光现象，这就导电介质。
（2）主放电阶段。大气发生放电时，根据物体的尖端放电原理，高出地面或地势较高的物体顶端将率先感应出电荷，当放电的阶梯先导向下发展接近地面至一定距离时，局部电场将急剧突变增强，先导放电将向着地面突出物体的顶端即感应电荷的聚集点方向去发展，此时放电通道就变的具有有选择性。
（3）余晖放电阶段。余晖放电是指主放电完成后所剩下的电荷继续向地面流去且模糊发光那部分。一般放电100A 左右，时间约为30-150ms。余晖放电较长时间的电流是雷电热效应的重要因素，其中各个分量的最大电流是造成的物体上过电压或破坏的主要因素。
3 输电线路绝缘子雷击闪络原理及危害
根据实践证明，位于强电场中固体绝缘介质，如果绝缘性能大于气体介质，气体便被击穿。一般气体击穿都是沿着固体介质表面闪络的形式完成。输电线路受到雷击后所产生的电压称为大气过电压，在架空线路畸变的局部高电场，形成局部过电压。如果电气绝缘性能良好，只会表面放电闪络。由于过电压导致绝缘子表面周围的空气游离，形成一种放电通道，持续的电弧最终造成的绝缘子表面灼伤或损坏，假如绝缘子运行工况不良，雷电闪络放电还可以导致绝缘子击穿、炸裂甚至烧溶，造成事故。
4 输电线路的防雷设计研究
4.1 架设避雷器
在架空输电线路上架设避雷器，当雷电击中输电线路时，避雷器可将一部分雷电流转移到相邻杆塔流入大地，如果雷电流较大，避雷器还可以加入分流动作，使大量雷电流先经过避雷器再流入杆塔引导地下。雷电流在流过输电线路和避雷线时，受到输电线路电磁感应的影响，在避雷线和导线上会产生耦合分量，从而提高输电线路的导线点位，使绝缘子的闪络电压大于塔顶和导线的电位差，这样可避免输电线路发生闪络，减少架空输电线路的雷击跳闸故障。
4.2 架设避雷线
在输电线路中架设避雷线，可有效防止输电线路直接遭受雷击，减少流经输电线路的雷击电流，发挥输电线路的屏蔽和耦合作用，降低雷击输电线路时绝缘子串的电压，降低输电线路的感应电压，提高输电线路的安全性。通常情况下，输电线路的电压越高，通过架设避雷线防止雷击跳闸的效果越好，通过合理控制保护角，可发挥良好的避雷效果。对于架空的输电线路来说，想要减少雷击跳闸事故，应设置角度较小的保护角，适当增加输电线路的杆塔高度，并且在架设避雷线时还要适当控制避雷线的位置和相邻之间的距离，从而提高输电线路的安全性。
4.3 降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻是一种非常有效并且直接的防雷设计，如果杆塔接地电阻较大，输电线路在遭受雷击时，杆塔顶部电位过高，容易对输电线路产生雷电反击。对于土壤电阻率较低的岩石、高山等区域，架空输电线路要充分利用拉线或者杆塔基础等接地方式，降低输电线路的接地电阻；根据实际情况，采用不同的接地方式，如在土壤电阻率较高的区域，可采用物理接地、混合接地、外引接地等方式，能够有效降低输电线路的接地电阻。与此同时，可以适当加长输电线路的接地极，在输电线路经常发生雷击跳闸的位置，增设耦合地线，以便充分发挥其耦合作用和分流作用，最大程度地降低输电线路杆塔位置的接地电阻，提高输电线路的安全性。另外，可以在输电线路的杆塔位置适当添加降阻剂，降阻剂可以快速融入土壤中，扩大地面土壤分散电流的范围，适当减小杆塔位置的接地电阻，降阻剂可广泛的应用在一些山区的岩石地段和土壤电阻率较高的位置。
4.4 提高输电线路绝缘水平
绝缘子的性能对于输电线路的防雷能力的高低有着直接的影响，电力部门应加强对绝缘子的质量检测和技术管理，严禁使用劣质的绝缘子，对于输电线路上的绝缘子，则需要依据输电线路运行规范，定期对绝缘子性能进行检测，统计输电线路中所有劣化的绝缘子的数量，及时更换不合格的绝缘子，对于频发雷击事故的地区，可适当增加输电线路的绝缘配合，切实提高输电线路的耐雷水平。
4.5 安装自动重合闸保护装置
自动重合闸是一种比较常见有效的保护装置，因为输电线路的故障大部分都是瞬时性的，这种防雷设计能够在雷击的瞬间合闸保护，从而减少雷击对输电线路造成故障，并且能够在雷电闪络之后自动合闸。因此，这种装置对于降低线路的雷击事故率具有很很好的效果，提高了输电线路的稳定性和安全性。
4.6选用合适的中性点运行方式
输电线路雷击建弧率可以采取中性点运行方式进行，通过消弧圈补偿工频使之小于消弧临界值，从而有效提高供电可靠性。其次，雷击过电压的消弧圈会引起内过电压治理等方面的问题，在输电线路上安装自动跟踪补偿消弧装置非常有必要，可以有效提高防雷功能及输送电的安全可靠性。根据个别输送电网络结构的不同，所采取的中性点接地方式也要灵活变通，特别是一些架空输电线路，输电线路和电缆混合线路，当电缆达到总长度的一半时，消弧线圈投放需要慎重。
5 结束语
总而言之，输电线路作为电力系统的重要组成部分，不论是对于城市还是农村，工业还是农业都有着举足轻重的影响作用。因此，相关人员必须结合实际情况，找出输电线路雷击事故频发的主要原因，并因地制宜的采取针对性的有效措施加对输电线路加以防护，已确保线路的安全平稳运行，进而促进电网事业的发展。
【摘 要】近年来，随着我国电力行业的快速发展，我国不断扩大电力网络的建设规模。但是输电线路遭受雷电的损害，给整个电力系统造成了严重的损失。本文主要谈谈电力输电线路的防雷设计。
【关键词】电力输电线路；防雷设计
1引 言
当今社会，电能已经成为人们生产生活必不可少的重要能源之一，随着经济和科技的迅猛发展，我们生活中的大部分产品都需要利用电能来推动，电力工业的发展水平已成为衡量一个国家经济发展水平的重要指标。因此，确保电力的可靠性和稳定性，使其满足社会生产生活需要就显得特别重要。然而就目前而言，输电线路跳闸故障并未得到彻底解决，尤其是输电线路经常会因为遭到雷击的影响而发生断线跳闸故障，该类故障占了所有跳闸故障的 70～80%左右，其中 80%是雷击杆塔造成的，而且一旦发生修复起来极其繁琐，给社会的生产和生活用电带来了极大的困扰。最为严重的是，雷电具有随机性与不可预知性，要想彻底地杜绝因雷击而发生的跳闸事故，几乎是不可能的。所以如何降低因雷击造成的输电线路跳闸断线故障的发生频率，成为了当今各大电力企业所必须重视的问题之一。
2输电线路雷击过电压的原理及危害
雷电被认为是当今电子时代的一大公害，其形成与雷云存在一定关系，我们一般把闪电的云叫做雷云，其中积雨云的大气电场非常强。由于静电感应作用，当积雨云下方的地面有足够强的电场强度时，在两者之间的空气层会被击穿的局部放电，这就是所谓的雷电现象。
具体来说可分为以下几个阶段：
（1）先导放电阶段。云中若负电荷的电场强度一旦达到106V/m，且附近的电场强度能够促使空气绝缘破坏的强度时便会发生电击穿，所产生的电子与气体分子进行撞击产生大量的离子，并伴有气体发光现象，这就导电介质。
（2）主放电阶段。大气发生放电时，根据物体的尖端放电原理，高出地面或地势较高的物体顶端将率先感应出电荷，当放电的阶梯先导向下发展接近地面至一定距离时，局部电场将急剧突变增强，先导放电将向着地面突出物体的顶端即感应电荷的聚集点方向去发展，此时放电通道就变的具有有选择性。
（3）余晖放电阶段。余晖放电是指主放电完成后所剩下的电荷继续向地面流去且模糊发光那部分。一般放电100A 左右，时间约为30-150ms。余晖放电较长时间的电流是雷电热效应的重要因素，其中各个分量的最大电流是造成的物体上过电压或破坏的主要因素。
3 输电线路绝缘子雷击闪络原理及危害
根据实践证明，位于强电场中固体绝缘介质，如果绝缘性能大于气体介质，气体便被击穿。一般气体击穿都是沿着固体介质表面闪络的形式完成。输电线路受到雷击后所产生的电压称为大气过电压，在架空线路畸变的局部高电场，形成局部过电压。如果电气绝缘性能良好，只会表面放电闪络。由于过电压导致绝缘子表面周围的空气游离，形成一种放电通道，持续的电弧最终造成的绝缘子表面灼伤或损坏，假如绝缘子运行工况不良，雷电闪络放电还可以导致绝缘子击穿、炸裂甚至烧溶，造成事故。
4 输电线路的防雷设计研究
4.1 架设避雷器
在架空输电线路上架设避雷器，当雷电击中输电线路时，避雷器可将一部分雷电流转移到相邻杆塔流入大地，如果雷电流较大，避雷器还可以加入分流动作，使大量雷电流先经过避雷器再流入杆塔引导地下。雷电流在流过输电线路和避雷线时，受到输电线路电磁感应的影响，在避雷线和导线上会产生耦合分量，从而提高输电线路的导线点位，使绝缘子的闪络电压大于塔顶和导线的电位差，这样可避免输电线路发生闪络，减少架空输电线路的雷击跳闸故障。
4.2 架设避雷线
在输电线路中架设避雷线，可有效防止输电线路直接遭受雷击，减少流经输电线路的雷击电流，发挥输电线路的屏蔽和耦合作用，降低雷击输电线路时绝缘子串的电压，降低输电线路的感应电压，提高输电线路的安全性。通常情况下，输电线路的电压越高，通过架设避雷线防止雷击跳闸的效果越好，通过合理控制保护角，可发挥良好的避雷效果。对于架空的输电线路来说，想要减少雷击跳闸事故，应设置角度较小的保护角，适当增加输电线路的杆塔高度，并且在架设避雷线时还要适当控制避雷线的位置和相邻之间的距离，从而提高输电线路的安全性。
4.3 降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻是一种非常有效并且直接的防雷设计，如果杆塔接地电阻较大，输电线路在遭受雷击时，杆塔顶部电位过高，容易对输电线路产生雷电反击。对于土壤电阻率较低的岩石、高山等区域，架空输电线路要充分利用拉线或者杆塔基础等接地方式，降低输电线路的接地电阻；根据实际情况，采用不同的接地方式，如在土壤电阻率较高的区域，可采用物理接地、混合接地、外引接地等方式，能够有效降低输电线路的接地电阻。与此同时，可以适当加长输电线路的接地极，在输电线路经常发生雷击跳闸的位置，增设耦合地线，以便充分发挥其耦合作用和分流作用，最大程度地降低输电线路杆塔位置的接地电阻，提高输电线路的安全性。另外，可以在输电线路的杆塔位置适当添加降阻剂，降阻剂可以快速融入土壤中，扩大地面土壤分散电流的范围，适当减小杆塔位置的接地电阻，降阻剂可广泛的应用在一些山区的岩石地段和土壤电阻率较高的位置。
4.4 提高输电线路绝缘水平
绝缘子的性能对于输电线路的防雷能力的高低有着直接的影响，电力部门应加强对绝缘子的质量检测和技术管理，严禁使用劣质的绝缘子，对于输电线路上的绝缘子，则需要依据输电线路运行规范，定期对绝缘子性能进行检测，统计输电线路中所有劣化的绝缘子的数量，及时更换不合格的绝缘子，对于频发雷击事故的地区，可适当增加输电线路的绝缘配合，切实提高输电线路的耐雷水平。
4.5 安装自动重合闸保护装置
自动重合闸是一种比较常见有效的保护装置，因为输电线路的故障大部分都是瞬时性的，这种防雷设计能够在雷击的瞬间合闸保护，从而减少雷击对输电线路造成故障，并且能够在雷电闪络之后自动合闸。因此，这种装置对于降低线路的雷击事故率具有很很好的效果，提高了输电线路的稳定性和安全性。
4.6选用合适的中性点运行方式
输电线路雷击建弧率可以采取中性点运行方式进行，通过消弧圈补偿工频使之小于消弧临界值，从而有效提高供电可靠性。其次，雷击过电压的消弧圈会引起内过电压治理等方面的问题，在输电线路上安装自动跟踪补偿消弧装置非常有必要，可以有效提高防雷功能及输送电的安全可靠性。根据个别输送电网络结构的不同，所采取的中性点接地方式也要灵活变通，特别是一些架空输电线路，输电线路和电缆混合线路，当电缆达到总长度的一半时，消弧线圈投放需要慎重。
5 结束语
总而言之，输电线路作为电力系统的重要组成部分，不论是对于城市还是农村，工业还是农业都有着举足轻重的影响作用。因此，相关人员必须结合实际情况，找出输电线路雷击事故频发的主要原因，并因地制宜的采取针对性的有效措施加对输电线路加以防护，已确保线路的安全平稳运行，进而促进电网事业的发展。