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[摘要] 福建是雷电灾害多发区，防雷减灾尤其重要。本文从福建省雷电对输电线路的危害以及对电网危害的防御措施等方面作了较全面的系统的论述。阐述了雷电防护工作必要性，对减少雷击事故带来的损失有重要意义。
[关键字] 雷电 危害 输电线路
[中图分类号] X43 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-195-2
0 引言
雷电是一种壮观、华丽的自然现象，雷电发生时通常会伴随巨响。给人类带来了不少麻烦，影响到人们的正常生产生活。甚至危害人类生命安全。现代社会科技发展迅速，电子设备被广泛应用，雷电所产生的电磁脉冲也对电网造成损坏。
到目前为止，雷击仍然是输电线路安全可靠运行的主要危害。国际上，瑞典因雷击而导致的输电线路事故占了输电线路事故总数的51%，日本因雷击输电线路而引起的电力系统事故占总事故的50%以上，美国和前苏联等12个国家的数据也表明因雷击而引起的输电线路事占输电线路事故总数的60%[1]。根据国家电网 2003 年生产运行情况的统计分析，在我国，500kV 输电线路中，因雷击而跳闸的占线路跳闸的46%；330kV 输电线路中，因雷击而跳闸的占线路跳闸的29%；220kV输电线路中，因雷击而跳闸的占线路跳闸的33.4%；110kV输电线路中，因雷击而跳闸的占线路跳闸的35.3%[2]。认真总结已有为数不多的宝贵经验，研究改善输电线路的雷电性能，是当前我国开展输电工程亟待解决的重要课题之一。輸电线路雷电保护是保证电力供应的安全，减少电力系统事故的关键，对确保操作安全可靠的电力系统具有重要的意义。
随着经济的发展，输电线路供电可靠性的要求越来越高。与此同时，因闪电而造成输电线路停电等事故绝对值也在不断增加。根据电网系统故障分类统计数据显示， 在我国线路跳闸率较高的区域，因闪电击中线路或线路附近而引起的跳闸数占高压线路运行的总跳闸次数的 （50-70）%[3]。尤其在雷电多发、土壤电阻率高、地形复杂的山区，输电线路因雷击而造成的事故发生率非常高，给人们生命财产都带来了巨大的损失。要保障线路安全运行，应对雷害原因进行有效的分析，确定雷击性质，并采取相应有效的防雷措施。
1 福建省雷电对输电线路的危害
在《福建省近年110～220kV线路雷击跳闸情况统计与地形参数分析报告》[4]中，对福建省2000年～2005年六年间因雷击引起的跳闸事件进行了统计分析：其中110kV线路遭雷击跳闸106 次，对于单回水平或三角排列的，反击性故障约占三分之二，绕击性故障约占三分之一；对于双回垂直、鼓形排列的，50%～60%为绕击性故障。220kV线路因雷击跳闸154次，对于单回水平或三角分布的，反击性故障约占五分之四，绕击性故障约占五分之一；对于双回垂直分布的，60%～70%为绕击性故障。雷电击中杆塔或者架空接闪线主要产生反击性故障，而雷电绕击导线，则产生绕击性故障。
雷击杆塔顶部的危害：对于杆塔顶部而言，杆塔顶部的角钢头、地线横担的线夹、连接螺丝等尖凸状物借助杆塔与大地表面的良好接触，是雷云电荷下行先导的最佳激励点，可以产生如同避雷针尖端效应般的杆塔顶部迎面先导，使雷云电荷下行先导与杆塔顶部迎面先导之间的雷云电荷泄漏通道仅具有针线状微小截面，限制雷云电荷通过杆塔顶部泄漏消散，即使雷云电荷下行先导与杆塔顶部迎面先导之间发生畸变，吸引雷云电荷下行先导向杆塔顶部迎面先导发展，再加上杆塔的高度相对较高，因此杆塔顶部具有最强的引雷特性，雷击杆塔顶部的概率最高。
雷击杆塔或者架空地线即当雷电流通过杆塔向大地释放雷电流时，由于杆塔存在波阻抗，造成杆塔顶部电位升高，使绝缘子挂点侧的电位高于导线侧，形成电位差，当这个电位差大于绝缘子闪络电压时造成绝缘子闪络。这种绝缘子闪络被称为反击闪络。造成绝缘子闪络的原因主要与雷电流大小、杆塔型式、接地电阻、绝缘子空气间隙及闪络电压有关。一般用杆塔的反击耐雷水平进行描述。
2 雷电灾害对电网危害的防御措施
电网的防雷保护措施主要是针对配电变压器和输电线路。只有采取合理，可靠的防雷保护措施，才能提高电网的供电可靠性和安全性。
输电线路故障有相当一部分是由雷电所引起的结果。输电线路中由于遭受到雷电的击打而产生的雷电过电压，有雷电直接攻击线路造成的直击雷电过电压和雷电攻击附近而因电磁感应造成感应雷电过电压这两种。当雷电过电压超过线路绝缘的接受程度时，将导致绝缘子串闪络或线，线对接地体处闪络而导致故障。为了预防和减少雷电造成的故障，我们应充分考虑线路重要程度、系统运行方式、线路经过地区雷电活动强弱程度，地形特征和土壤电阻率，并结合原线路的运营经验，根据技术和经济比较采取合理的保护措施，使线路能够达到相关的技术规范和有规定的雷击抗性水平。
通常可供选择采用的防雷措施有：
（1）定期测量塔接地电阻，对容易遭到雷击的杆塔或土壤电阻率非常高的塔，可以采用接地面长度最长的接地方式，为了有效地减少反击跳闸率。
（2）逐步淘汰瓷绝缘子，使用玻璃绝缘子和复合绝缘子，将原始瓷绝缘子在每个字符串的8～9块玻璃绝缘子增加线路耐雷水平，不仅可以减少跳闸率，避免雷击闪电现有零绝缘子串和造成绝缘子油炸脱永久性故障发生。
（3）在架空避雷线的悬垂线头两侧加避雷线的附加引流线并与杆塔相连，防止雷击造成架空避雷线于线夹处断线。作用是：①分流通过夹身体的雷电流和飞轮；②在避雷线于线夹处当被拉断的时候可以起到有效的保护作用。实践证明效果显著，应进行推广适用。
（4）在导线的线夹两边增加一个附加线用以防止雷击时导致的线路和线夹螺栓的地方断开。出现这种故障的机率虽然少，但是仍有可能会发生，为了不让这种故障发生，在雷电比较频繁的杆段导线避雷针部分的金属线两边的线夹加穿过线夹的附加线，其功能就是当导线的线夹处断开的时候可以有效的起到保护作用。 （5）如果对杆塔接地电阻大，并且雷电活动非常强烈的区域，可以添加带串联系列的间隙避雷器。
（6）对一些特别容易击断的电杆部分可以改用双避雷线架设，这样可以减少避雷线保护角，从而降低线路绕着雷击跳闸率。对于石山地区接地电阻大特别容易击断的杆截面可以加耦合地线，这样是为了提高雷击的抗击水平。
（7）在雷电活动尤其强烈的山区，应该补充综合防雷装置。在塔顶设置应该设置消雷器，这样就可以把杆塔顶端的电场均匀的分布开，抑制杆塔出现的迎面先导，这样就可以用来减少雷电打击电杆的频率；在绝缘子串悬挂点设置避雷针减少当雷击杆塔时减少杆塔电位，增加了导体和避雷线之间的耦合系数，提高绝缘子串的电位分布；在横担末端固定水平的避雷针，防止杆塔附近的雷云绕击导线。
（8）利用雷电监测提升电网主动防雷，雷电监测是电网保护基础。雷电定位系统是近20年来在雷电工程技术应用最广泛的雷电监测技术。雷电监控网络在中国以确保电网能够安全稳定运行而发挥着重要的作用。该监控网络不仅可以实时监测测量电网雷电活动，从而进行雷电警告，还可以快速查询输电线路雷击故障点，确定雷雨季节事故性质。
可以快速的确定雷电故障点的位置。这与传统算法相比，雷电监控网络在秒级时间内就能定位雷击故障杆塔或雷击点，大大提高劳动生产率边裁。
雷电防护等级评价。雷电活动的不确定性导致许多雷电保护措施无法被评价，并最终预影响电力雷电防护措施的改进和实现。雷电定位系统可用于任何区域，线路走廊实现全自动，面积大，精度高，实时监测雷电，可以很容易地实现防雷设备或措施的有效性评估。
雷电预警。雷电预警是通过闪电放电临界状态来进行监测和判断，从而就可以总结出雷电活动趋势和路径。雷电定位系统是通过对正在发生的雷云放电实时测量，而不是预先探测。但使用全国性大型雷电监测网络这样就可以在雷电活动频繁时对电网实施监控，通过雷电监控信息系统，可以对风表面雷暴大约1小时的实时临界预估，这样电力运作部门就可以提前掌握住了雷电的运动趋势从而制定有效的话防御措施。
3 结语
本调研分别对输电线路遭受雷击的危害、输电线路常用的防雷措施以及国内外对输电线路防雷措施研究研究现状进行调研分析，通过本调研报告得出以下结论：
（1）线路防雷问题是一个技术与经济问题，任何一种防雷措施都有它的局限性，尤其还要受环境等条件的限制，只有采取有针对性的综合防雷措施，线路防雷措施才能起到最佳的防雷效果。
（2）应用程序的各种各样的雷电防护措施实施后的效果的目的和各不相同，不同的地区实施不同的措施的成本，困难的是不一样的。但在实际工程，许多地区仍然采用广泛的闪电转换管理模式。这不是考虑线条和防雷措施特征、冷漠的选择单防雷措施来控制，使治理效果不显著，修改塔需要二次重建，大量人力、物力的浪费。因此，在实施防雷改造前，进行综合评价的雷电防护措施，根据评价结果选择技术和经济更高的措施是提高雷电防护的影响改造的关键环节。
参考文献
[1]肖稳安，张小青.雷电及其防护基础[M].北京：气象出版社，2006.
[2]陈渭民.雷电学原理[M].北京：气象出版社，2003.
[3]徐启腾，金良，高文俊.雷电损害风险评估[J].广东气象，2008，7（增刊）：31.
[4]朱林根，主编.21 世纪建筑电气设计手册：下册.北京：中国建筑工业出版社，2001，3.
[5]杨金夕.防雷.接地及电气安全技术.北京：机械工业出版社，2004.
[6]陈燕萍.浅谈雷击模型[J].高电压技术，2005，31（7）：15-17.
[7]陳家宏，王海涛，冯万兴，等.1000kV 线路走廊的雷电参数及易闪线段分析[J].高电压技术，2006，32（12）：45-48.
[8]陈水明，何金良，曾 嵘.输电线路雷电防护技术研究（一）：雷电参数[J].高电压技术，2009，35（12）：2903-2909.
[关键字] 雷电 危害 输电线路
[中图分类号] X43 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-195-2
0 引言
雷电是一种壮观、华丽的自然现象，雷电发生时通常会伴随巨响。给人类带来了不少麻烦，影响到人们的正常生产生活。甚至危害人类生命安全。现代社会科技发展迅速，电子设备被广泛应用，雷电所产生的电磁脉冲也对电网造成损坏。
到目前为止，雷击仍然是输电线路安全可靠运行的主要危害。国际上，瑞典因雷击而导致的输电线路事故占了输电线路事故总数的51%，日本因雷击输电线路而引起的电力系统事故占总事故的50%以上，美国和前苏联等12个国家的数据也表明因雷击而引起的输电线路事占输电线路事故总数的60%[1]。根据国家电网 2003 年生产运行情况的统计分析，在我国，500kV 输电线路中，因雷击而跳闸的占线路跳闸的46%；330kV 输电线路中，因雷击而跳闸的占线路跳闸的29%；220kV输电线路中，因雷击而跳闸的占线路跳闸的33.4%；110kV输电线路中，因雷击而跳闸的占线路跳闸的35.3%[2]。认真总结已有为数不多的宝贵经验，研究改善输电线路的雷电性能，是当前我国开展输电工程亟待解决的重要课题之一。輸电线路雷电保护是保证电力供应的安全，减少电力系统事故的关键，对确保操作安全可靠的电力系统具有重要的意义。
随着经济的发展，输电线路供电可靠性的要求越来越高。与此同时，因闪电而造成输电线路停电等事故绝对值也在不断增加。根据电网系统故障分类统计数据显示， 在我国线路跳闸率较高的区域，因闪电击中线路或线路附近而引起的跳闸数占高压线路运行的总跳闸次数的 （50-70）%[3]。尤其在雷电多发、土壤电阻率高、地形复杂的山区，输电线路因雷击而造成的事故发生率非常高，给人们生命财产都带来了巨大的损失。要保障线路安全运行，应对雷害原因进行有效的分析，确定雷击性质，并采取相应有效的防雷措施。
1 福建省雷电对输电线路的危害
在《福建省近年110～220kV线路雷击跳闸情况统计与地形参数分析报告》[4]中，对福建省2000年～2005年六年间因雷击引起的跳闸事件进行了统计分析：其中110kV线路遭雷击跳闸106 次，对于单回水平或三角排列的，反击性故障约占三分之二，绕击性故障约占三分之一；对于双回垂直、鼓形排列的，50%～60%为绕击性故障。220kV线路因雷击跳闸154次，对于单回水平或三角分布的，反击性故障约占五分之四，绕击性故障约占五分之一；对于双回垂直分布的，60%～70%为绕击性故障。雷电击中杆塔或者架空接闪线主要产生反击性故障，而雷电绕击导线，则产生绕击性故障。
雷击杆塔顶部的危害：对于杆塔顶部而言，杆塔顶部的角钢头、地线横担的线夹、连接螺丝等尖凸状物借助杆塔与大地表面的良好接触，是雷云电荷下行先导的最佳激励点，可以产生如同避雷针尖端效应般的杆塔顶部迎面先导，使雷云电荷下行先导与杆塔顶部迎面先导之间的雷云电荷泄漏通道仅具有针线状微小截面，限制雷云电荷通过杆塔顶部泄漏消散，即使雷云电荷下行先导与杆塔顶部迎面先导之间发生畸变，吸引雷云电荷下行先导向杆塔顶部迎面先导发展，再加上杆塔的高度相对较高，因此杆塔顶部具有最强的引雷特性，雷击杆塔顶部的概率最高。
雷击杆塔或者架空地线即当雷电流通过杆塔向大地释放雷电流时，由于杆塔存在波阻抗，造成杆塔顶部电位升高，使绝缘子挂点侧的电位高于导线侧，形成电位差，当这个电位差大于绝缘子闪络电压时造成绝缘子闪络。这种绝缘子闪络被称为反击闪络。造成绝缘子闪络的原因主要与雷电流大小、杆塔型式、接地电阻、绝缘子空气间隙及闪络电压有关。一般用杆塔的反击耐雷水平进行描述。
2 雷电灾害对电网危害的防御措施
电网的防雷保护措施主要是针对配电变压器和输电线路。只有采取合理，可靠的防雷保护措施，才能提高电网的供电可靠性和安全性。
输电线路故障有相当一部分是由雷电所引起的结果。输电线路中由于遭受到雷电的击打而产生的雷电过电压，有雷电直接攻击线路造成的直击雷电过电压和雷电攻击附近而因电磁感应造成感应雷电过电压这两种。当雷电过电压超过线路绝缘的接受程度时，将导致绝缘子串闪络或线，线对接地体处闪络而导致故障。为了预防和减少雷电造成的故障，我们应充分考虑线路重要程度、系统运行方式、线路经过地区雷电活动强弱程度，地形特征和土壤电阻率，并结合原线路的运营经验，根据技术和经济比较采取合理的保护措施，使线路能够达到相关的技术规范和有规定的雷击抗性水平。
通常可供选择采用的防雷措施有：
（1）定期测量塔接地电阻，对容易遭到雷击的杆塔或土壤电阻率非常高的塔，可以采用接地面长度最长的接地方式，为了有效地减少反击跳闸率。
（2）逐步淘汰瓷绝缘子，使用玻璃绝缘子和复合绝缘子，将原始瓷绝缘子在每个字符串的8～9块玻璃绝缘子增加线路耐雷水平，不仅可以减少跳闸率，避免雷击闪电现有零绝缘子串和造成绝缘子油炸脱永久性故障发生。
（3）在架空避雷线的悬垂线头两侧加避雷线的附加引流线并与杆塔相连，防止雷击造成架空避雷线于线夹处断线。作用是：①分流通过夹身体的雷电流和飞轮；②在避雷线于线夹处当被拉断的时候可以起到有效的保护作用。实践证明效果显著，应进行推广适用。
（4）在导线的线夹两边增加一个附加线用以防止雷击时导致的线路和线夹螺栓的地方断开。出现这种故障的机率虽然少，但是仍有可能会发生，为了不让这种故障发生，在雷电比较频繁的杆段导线避雷针部分的金属线两边的线夹加穿过线夹的附加线，其功能就是当导线的线夹处断开的时候可以有效的起到保护作用。 （5）如果对杆塔接地电阻大，并且雷电活动非常强烈的区域，可以添加带串联系列的间隙避雷器。
（6）对一些特别容易击断的电杆部分可以改用双避雷线架设，这样可以减少避雷线保护角，从而降低线路绕着雷击跳闸率。对于石山地区接地电阻大特别容易击断的杆截面可以加耦合地线，这样是为了提高雷击的抗击水平。
（7）在雷电活动尤其强烈的山区，应该补充综合防雷装置。在塔顶设置应该设置消雷器，这样就可以把杆塔顶端的电场均匀的分布开，抑制杆塔出现的迎面先导，这样就可以用来减少雷电打击电杆的频率；在绝缘子串悬挂点设置避雷针减少当雷击杆塔时减少杆塔电位，增加了导体和避雷线之间的耦合系数，提高绝缘子串的电位分布；在横担末端固定水平的避雷针，防止杆塔附近的雷云绕击导线。
（8）利用雷电监测提升电网主动防雷，雷电监测是电网保护基础。雷电定位系统是近20年来在雷电工程技术应用最广泛的雷电监测技术。雷电监控网络在中国以确保电网能够安全稳定运行而发挥着重要的作用。该监控网络不仅可以实时监测测量电网雷电活动，从而进行雷电警告，还可以快速查询输电线路雷击故障点，确定雷雨季节事故性质。
可以快速的确定雷电故障点的位置。这与传统算法相比，雷电监控网络在秒级时间内就能定位雷击故障杆塔或雷击点，大大提高劳动生产率边裁。
雷电防护等级评价。雷电活动的不确定性导致许多雷电保护措施无法被评价，并最终预影响电力雷电防护措施的改进和实现。雷电定位系统可用于任何区域，线路走廊实现全自动，面积大，精度高，实时监测雷电，可以很容易地实现防雷设备或措施的有效性评估。
雷电预警。雷电预警是通过闪电放电临界状态来进行监测和判断，从而就可以总结出雷电活动趋势和路径。雷电定位系统是通过对正在发生的雷云放电实时测量，而不是预先探测。但使用全国性大型雷电监测网络这样就可以在雷电活动频繁时对电网实施监控，通过雷电监控信息系统，可以对风表面雷暴大约1小时的实时临界预估，这样电力运作部门就可以提前掌握住了雷电的运动趋势从而制定有效的话防御措施。
3 结语
本调研分别对输电线路遭受雷击的危害、输电线路常用的防雷措施以及国内外对输电线路防雷措施研究研究现状进行调研分析，通过本调研报告得出以下结论：
（1）线路防雷问题是一个技术与经济问题，任何一种防雷措施都有它的局限性，尤其还要受环境等条件的限制，只有采取有针对性的综合防雷措施，线路防雷措施才能起到最佳的防雷效果。
（2）应用程序的各种各样的雷电防护措施实施后的效果的目的和各不相同，不同的地区实施不同的措施的成本，困难的是不一样的。但在实际工程，许多地区仍然采用广泛的闪电转换管理模式。这不是考虑线条和防雷措施特征、冷漠的选择单防雷措施来控制，使治理效果不显著，修改塔需要二次重建，大量人力、物力的浪费。因此，在实施防雷改造前，进行综合评价的雷电防护措施，根据评价结果选择技术和经济更高的措施是提高雷电防护的影响改造的关键环节。
参考文献
[1]肖稳安，张小青.雷电及其防护基础[M].北京：气象出版社，2006.
[2]陈渭民.雷电学原理[M].北京：气象出版社，2003.
[3]徐启腾，金良，高文俊.雷电损害风险评估[J].广东气象，2008，7（增刊）：31.
[4]朱林根，主编.21 世纪建筑电气设计手册：下册.北京：中国建筑工业出版社，2001，3.
[5]杨金夕.防雷.接地及电气安全技术.北京：机械工业出版社，2004.
[6]陈燕萍.浅谈雷击模型[J].高电压技术，2005，31（7）：15-17.
[7]陳家宏，王海涛，冯万兴，等.1000kV 线路走廊的雷电参数及易闪线段分析[J].高电压技术，2006，32（12）：45-48.
[8]陈水明，何金良，曾 嵘.输电线路雷电防护技术研究（一）：雷电参数[J].高电压技术，2009，35（12）：2903-2909.