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【摘 要】输配电线路与电网的安全稳定运行密切相关，对于电力系统有着重要作用。一旦输配电线路遭受雷击，将会严重影响到电力系统的正常运行，造成大面积停电并带来严重损失，因此，防雷技术在输配电线路中得到广泛应用，大多数输配电线路都已经采取了较完善的防雷接地保护措施，從而有效降低输配电线路遭雷击的概率，保证电力系统的正常运行。本文主要对雷击及输电线路防雷保护的基本任务进行阐述，并论述了目前输配电线路防雷技术存在的问题，提出防雷技术的具体改进措施。
【关键词】输配电线路；防雷技术；存在问题；改进措施
引言
随着社会经济的快速发展及人们生活水平的提高，对输配电线路的供电要求也日益提高，与此同时，雷击输配电线路引发的跳闸、停电事故数量也逐渐增多。雷击所引发的输配电线路事故所造成的损失较为严重，因此，研究输配电线路中防雷技术的应用有着重要意义。
一、雷击概述
雷击即雷云中的电荷相互碰撞而产生的磁波，通过磁场作用于大地。输配电线路位于空气环境中，当发生雷电现象时，输配电线路上就会产生冲击过电压，该电压主要由雷电作用引起，因此又被称为大气过电压。大气过电压主要分为直击雷过电压与感应雷过电压两种，前者是指雷电直接击中输配电线路；后者是指是雷电击中在输配电线路的周边，然后造成输配电路的电磁场的剧烈变化，在此感应下输配线路上形成过电压，使用电磁场能够分析计算感应雷过电压，具体如图1所示，图1中O为雷击点，其与输配电线路正下方地C点的水平距离为S，导线离地高度为hd，可见防雷水平与这三个要素密切相关。
直击雷过电压也可以分为两大类：反击雷电过电压与绕击雷电过电压。前者是指雷电击中输配电线路的避雷线或杆塔，通过雷击点雷电流来阻抗，雷击点的地电位将升高且幅度较大。线路绝缘承受的冲击放电电压小于雷击点与导线之间的电位差，导致导线发生闪络、产生电压，杆塔与避雷线的电位全部高于导线，因此被称为反击。当雷电击中输配电杆塔顶时，大多数的雷电流将沿着杆塔流入大地，受阻性影响，杆塔上将产生大的压降，所有塔顶或横担电位将突然升高。而冲击闪络的电压小于绝缘子串两端的电位差时，绝缘子串会出现闪络现象，输配电线路会出现接地故障。后者是没有直接被雷电击中而导线上产生过电压。输配电线路的导线在雷电电流的直接作用下，输配电线路与大地间的电压会突然升高。当绝缘子串冲击产生的闪络电压与其两端的电位差存在较大差距时，绝缘子串将出现闪络，然后将杆塔作为放电的介质。当发生绕击时，雷电流先直接作用于输电线路的导线，因此导线两端电流需要承担着全部雷电流的分量。
二、雷击对输配电线路的危害
雷击对输配电线路的危害是多方面的，我们应当对其会产生的危害有一个清楚的认识，这样才能够保证我们对于输配电线路的防雷设计的设计方向准确无误。首先雷击在输电线路上（包括直击、反击和绕击）使输电线路受到雷电过电压的作用，线路绝缘发生闪络，建立稳定的工频电弧，从而导致跳闸停电。雷击引起的线路跳闸事故愈发频繁，不仅影响线路设备的正常运行，而且极大地影响了日常的生产、生活。线路的雷击事故在电力系统总的雷电事故中占有很大的比重。所以我们应当将输配电线路防雷设计提上议事日程，减少由于雷击给人们的人身安全和财产安全带来的损失。
三、输配电线路防雷保护的基本任务
输配电线路防雷保护的基本任务主要有四个：①不绕击。在选择输配电线时，要能够尽量使用避雷线或电缆，这样能够有效防止雷电直击到导线上，从而有效降低损失；②绝缘子不闪络。输配电线路必须要有采取有效的接地措施或配置一定的绝缘设施，当雷击发生时，输配电线路能够通过接地系统导入地下，从而防止对电力设备造成损害，防止绝缘子出现闪络现象，有效降低雷电的破坏作用；③不建立稳定工频电弧。如果绝缘子串出现闪络现象，那么要尽力使其不转变为稳定的工频电弧，确保开关不出现跳闸现象。这就需要降低绝缘子的工频电场强度，或者电网中性点采用不接地措施。这样能够消除因雷击引起的单相接地故障，防止相间短路及跳闸故障的发生；④不中断电力供应。当受到雷击造成开关跳闸时，也不能中断电力供应。在输配电线路防雷技术中，必须要能够利用减少建弧率及自动重合闸的方法来达到将雷击引发的停电事故降到最低的目的。
四、输配电线路防雷技术存在的问题
（一）杆塔存在的隐患。目前，我国输配电线路仍存在大量水泥电线杆，水泥电线杆使用内部的钢芯接地，雷电击中时会造成水泥杆爆裂。一些老旧的电线杆都是以铁丝拉线为地下引线，一旦出现雷击现象，雷电会直接击中拉线，造成拉线过热，铁丝强度降低，最终导致倒杆事故。
（二）避雷线问题。保护角的角度对架空地线问题影响较大。但是，如果输配电线路的保护角过大，将对防绕击产生不利影响。此外，输配电线路易受腐蚀的影响，如果四周有化工厂或冶金厂，那么将在一定程度上对输配电线路产生腐蚀作用，并或多或少地降低雷电流的泻放能力。
（三）接地装置问题。接地装置主要存在两类问题：①受地网的腐蚀而形成的；②因地网降阻而形成的。具体表现为：如果输电区域内的接地装置如果使用的混凝土及其降阻剂为494基，那么在使用半年后，接地装置的腐蚀速度会加快，3～5年后将会因锈蚀而断裂，而且开挖的过程中地网的腐蚀率将超出一半，接地下线半米内的腐蚀情况最严重。
五、输配电线路中防雷技术的应用及改进
（一）防雷技术的应用
1、全线架设避雷线。
输配电线路的防雷措施一般为架设避雷线，因为使用避雷线能够有效防止输配电线路的绝缘超出电压的幅值范围。当雷电直接击中输配电线路时，避雷线能够将雷电流引到大地上，但是由于接地电阻值各具差异，因此会在杆塔顶上造成不同等值的电位。雷云放电会引起输配电线路的感应过电压，无避雷线输配电线路感应公式为：Ug=ahd式中：hd-挂线高度；Ug-感应过电压；a-系数。如果安装了避雷线，那么导线将会具有一定的屏蔽作用。当雷电波在避雷线中传播时，避雷线相平行的导线会在避雷线电压波的磁场内，在耦合的作用下获得了一定电位U2，U2=KUK为耦合系数。如果避雷线产生屏蔽作用，那么输配电线路上产生的感应电压为：Ug=ahd（1-K）式中：a-系数，kA/μs；hd-单位的雷电流所产生的平均陡度；K-线间耦合的系数。从上述两个公式可以看出，当a、hd取固定值时，安装避雷线能够有效降低感应过电压Ug，从而有效降低雷电的直击率。避雷线保护导线的范围一般使用保护角来表达，保护角具体是指避雷线连接外侧导线并垂直于避雷线，在这种情况下，与地垂线之间的夹角即用a来表示。单根避雷线的保护范围一般使用作图法来确定，避雷线向下后，与其垂面之间的夹角为25°，这就构成上部空间；在h的一半处转折，与地面上距离为h的直线端斜面，这就构成下部空间，这就形成了一个保护范围。 2、降低杆塔接地电阻。
输配电线路的防雷水平与杆塔的接地电阻成反比关系，这样就能够利用其为我们提供良好的防雷效果。目前，我国输配电线路中的大多数杆塔一般都设有接地极。用于降低杆塔接地电阻的方法一般分为以下四种：①充分使用架空线路来实现自然接地；②增设人工接地装置；③采用深埋式接地极；④填充电阻率较低的物质。到目前为止，我国大多数的输配电线路都已经使用新型石墨来进行接地。通过实验测试的对比发现，同一种土壤的电阻率，在使用石墨接地极后，其接地电阻普遍降低了4～6Ω，这就可以发现降低杆塔的接地电阻是可行的。
3、安装输配电线路的避雷器。氧化锌避雷器是具有良好保护性能的避雷器。利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。这种避雷器和传统的避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。目前我国输配电线路所使用的避雷器一般都是无间隙（W）避雷器、带串联间隙（C）避雷器两类。带串联间隙复合外套氧化锌避雷器承担不了工频电压，在雷电过电压作用下，避雷器依然能够正常运作。由于电阻片荷电率较高，那么将降低雷电冲击的残压，能够确保输配电线路的正常可靠运行。无间隙型式的避雷器与导线直接相连，能够最大限度地保护绝缘子串，这是因为氧化锌电阻片能够发挥非线性作用，具有吸收冲击及无分散性、无放电延时的优势。
（二）防雷技术的改进措施
输配电线路在发生雷击时跳闸率较高，以此需要在所有杆塔的每一相上安装线路避雷器，这样能够有效减少因雷击而产生的跳闸事故。在安装雷击发生率高的杆塔时，需要以相别及数量来作为避雷器的安装依据，要能够以易绕击相数来确定安装数量，从而有效提高桿塔的反击耐雷能力和降低绕击跳闸的发生率。
结束语
综上所述，由于雷电发生的时间及地点不规律，所以难以有效掌握落雷的地点及相关参数，这就难以科学预测输配电线路雷击事故的发生。输配电线路中的防雷技术对于电力系统的稳定运行有着重要意义，工作人员要能够在实践工作中，认真研究输配电线路的运行状况，从而为提高输配电线路防雷技术提供了参考。
参考文献：
[1]贺少文.输配电线路的雷击故障及防雷对策分析[J].河南科技，2013，（24）.
[2]崔帅，任鸣.试论输配电线路中的防雷技术[J].通讯世界，2014，（16）.
[3]张二红.输配电线路防雷的设计分析[J].科技创新导报，2012，（16）.
【关键词】输配电线路；防雷技术；存在问题；改进措施
引言
随着社会经济的快速发展及人们生活水平的提高，对输配电线路的供电要求也日益提高，与此同时，雷击输配电线路引发的跳闸、停电事故数量也逐渐增多。雷击所引发的输配电线路事故所造成的损失较为严重，因此，研究输配电线路中防雷技术的应用有着重要意义。
一、雷击概述
雷击即雷云中的电荷相互碰撞而产生的磁波，通过磁场作用于大地。输配电线路位于空气环境中，当发生雷电现象时，输配电线路上就会产生冲击过电压，该电压主要由雷电作用引起，因此又被称为大气过电压。大气过电压主要分为直击雷过电压与感应雷过电压两种，前者是指雷电直接击中输配电线路；后者是指是雷电击中在输配电线路的周边，然后造成输配电路的电磁场的剧烈变化，在此感应下输配线路上形成过电压，使用电磁场能够分析计算感应雷过电压，具体如图1所示，图1中O为雷击点，其与输配电线路正下方地C点的水平距离为S，导线离地高度为hd，可见防雷水平与这三个要素密切相关。
直击雷过电压也可以分为两大类：反击雷电过电压与绕击雷电过电压。前者是指雷电击中输配电线路的避雷线或杆塔，通过雷击点雷电流来阻抗，雷击点的地电位将升高且幅度较大。线路绝缘承受的冲击放电电压小于雷击点与导线之间的电位差，导致导线发生闪络、产生电压，杆塔与避雷线的电位全部高于导线，因此被称为反击。当雷电击中输配电杆塔顶时，大多数的雷电流将沿着杆塔流入大地，受阻性影响，杆塔上将产生大的压降，所有塔顶或横担电位将突然升高。而冲击闪络的电压小于绝缘子串两端的电位差时，绝缘子串会出现闪络现象，输配电线路会出现接地故障。后者是没有直接被雷电击中而导线上产生过电压。输配电线路的导线在雷电电流的直接作用下，输配电线路与大地间的电压会突然升高。当绝缘子串冲击产生的闪络电压与其两端的电位差存在较大差距时，绝缘子串将出现闪络，然后将杆塔作为放电的介质。当发生绕击时，雷电流先直接作用于输电线路的导线，因此导线两端电流需要承担着全部雷电流的分量。
二、雷击对输配电线路的危害
雷击对输配电线路的危害是多方面的，我们应当对其会产生的危害有一个清楚的认识，这样才能够保证我们对于输配电线路的防雷设计的设计方向准确无误。首先雷击在输电线路上（包括直击、反击和绕击）使输电线路受到雷电过电压的作用，线路绝缘发生闪络，建立稳定的工频电弧，从而导致跳闸停电。雷击引起的线路跳闸事故愈发频繁，不仅影响线路设备的正常运行，而且极大地影响了日常的生产、生活。线路的雷击事故在电力系统总的雷电事故中占有很大的比重。所以我们应当将输配电线路防雷设计提上议事日程，减少由于雷击给人们的人身安全和财产安全带来的损失。
三、输配电线路防雷保护的基本任务
输配电线路防雷保护的基本任务主要有四个：①不绕击。在选择输配电线时，要能够尽量使用避雷线或电缆，这样能够有效防止雷电直击到导线上，从而有效降低损失；②绝缘子不闪络。输配电线路必须要有采取有效的接地措施或配置一定的绝缘设施，当雷击发生时，输配电线路能够通过接地系统导入地下，从而防止对电力设备造成损害，防止绝缘子出现闪络现象，有效降低雷电的破坏作用；③不建立稳定工频电弧。如果绝缘子串出现闪络现象，那么要尽力使其不转变为稳定的工频电弧，确保开关不出现跳闸现象。这就需要降低绝缘子的工频电场强度，或者电网中性点采用不接地措施。这样能够消除因雷击引起的单相接地故障，防止相间短路及跳闸故障的发生；④不中断电力供应。当受到雷击造成开关跳闸时，也不能中断电力供应。在输配电线路防雷技术中，必须要能够利用减少建弧率及自动重合闸的方法来达到将雷击引发的停电事故降到最低的目的。
四、输配电线路防雷技术存在的问题
（一）杆塔存在的隐患。目前，我国输配电线路仍存在大量水泥电线杆，水泥电线杆使用内部的钢芯接地，雷电击中时会造成水泥杆爆裂。一些老旧的电线杆都是以铁丝拉线为地下引线，一旦出现雷击现象，雷电会直接击中拉线，造成拉线过热，铁丝强度降低，最终导致倒杆事故。
（二）避雷线问题。保护角的角度对架空地线问题影响较大。但是，如果输配电线路的保护角过大，将对防绕击产生不利影响。此外，输配电线路易受腐蚀的影响，如果四周有化工厂或冶金厂，那么将在一定程度上对输配电线路产生腐蚀作用，并或多或少地降低雷电流的泻放能力。
（三）接地装置问题。接地装置主要存在两类问题：①受地网的腐蚀而形成的；②因地网降阻而形成的。具体表现为：如果输电区域内的接地装置如果使用的混凝土及其降阻剂为494基，那么在使用半年后，接地装置的腐蚀速度会加快，3～5年后将会因锈蚀而断裂，而且开挖的过程中地网的腐蚀率将超出一半，接地下线半米内的腐蚀情况最严重。
五、输配电线路中防雷技术的应用及改进
（一）防雷技术的应用
1、全线架设避雷线。
输配电线路的防雷措施一般为架设避雷线，因为使用避雷线能够有效防止输配电线路的绝缘超出电压的幅值范围。当雷电直接击中输配电线路时，避雷线能够将雷电流引到大地上，但是由于接地电阻值各具差异，因此会在杆塔顶上造成不同等值的电位。雷云放电会引起输配电线路的感应过电压，无避雷线输配电线路感应公式为：Ug=ahd式中：hd-挂线高度；Ug-感应过电压；a-系数。如果安装了避雷线，那么导线将会具有一定的屏蔽作用。当雷电波在避雷线中传播时，避雷线相平行的导线会在避雷线电压波的磁场内，在耦合的作用下获得了一定电位U2，U2=KUK为耦合系数。如果避雷线产生屏蔽作用，那么输配电线路上产生的感应电压为：Ug=ahd（1-K）式中：a-系数，kA/μs；hd-单位的雷电流所产生的平均陡度；K-线间耦合的系数。从上述两个公式可以看出，当a、hd取固定值时，安装避雷线能够有效降低感应过电压Ug，从而有效降低雷电的直击率。避雷线保护导线的范围一般使用保护角来表达，保护角具体是指避雷线连接外侧导线并垂直于避雷线，在这种情况下，与地垂线之间的夹角即用a来表示。单根避雷线的保护范围一般使用作图法来确定，避雷线向下后，与其垂面之间的夹角为25°，这就构成上部空间；在h的一半处转折，与地面上距离为h的直线端斜面，这就构成下部空间，这就形成了一个保护范围。 2、降低杆塔接地电阻。
输配电线路的防雷水平与杆塔的接地电阻成反比关系，这样就能够利用其为我们提供良好的防雷效果。目前，我国输配电线路中的大多数杆塔一般都设有接地极。用于降低杆塔接地电阻的方法一般分为以下四种：①充分使用架空线路来实现自然接地；②增设人工接地装置；③采用深埋式接地极；④填充电阻率较低的物质。到目前为止，我国大多数的输配电线路都已经使用新型石墨来进行接地。通过实验测试的对比发现，同一种土壤的电阻率，在使用石墨接地极后，其接地电阻普遍降低了4～6Ω，这就可以发现降低杆塔的接地电阻是可行的。
3、安装输配电线路的避雷器。氧化锌避雷器是具有良好保护性能的避雷器。利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。这种避雷器和传统的避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。目前我国输配电线路所使用的避雷器一般都是无间隙（W）避雷器、带串联间隙（C）避雷器两类。带串联间隙复合外套氧化锌避雷器承担不了工频电压，在雷电过电压作用下，避雷器依然能够正常运作。由于电阻片荷电率较高，那么将降低雷电冲击的残压，能够确保输配电线路的正常可靠运行。无间隙型式的避雷器与导线直接相连，能够最大限度地保护绝缘子串，这是因为氧化锌电阻片能够发挥非线性作用，具有吸收冲击及无分散性、无放电延时的优势。
（二）防雷技术的改进措施
输配电线路在发生雷击时跳闸率较高，以此需要在所有杆塔的每一相上安装线路避雷器，这样能够有效减少因雷击而产生的跳闸事故。在安装雷击发生率高的杆塔时，需要以相别及数量来作为避雷器的安装依据，要能够以易绕击相数来确定安装数量，从而有效提高桿塔的反击耐雷能力和降低绕击跳闸的发生率。
结束语
综上所述，由于雷电发生的时间及地点不规律，所以难以有效掌握落雷的地点及相关参数，这就难以科学预测输配电线路雷击事故的发生。输配电线路中的防雷技术对于电力系统的稳定运行有着重要意义，工作人员要能够在实践工作中，认真研究输配电线路的运行状况，从而为提高输配电线路防雷技术提供了参考。
参考文献：
[1]贺少文.输配电线路的雷击故障及防雷对策分析[J].河南科技，2013，（24）.
[2]崔帅，任鸣.试论输配电线路中的防雷技术[J].通讯世界，2014，（16）.
[3]张二红.输配电线路防雷的设计分析[J].科技创新导报，2012，（16）.