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【摘要】：高压输电线路作为电力系统的重要组成部分，由于它纵横交错地分布在旷野上，很容易遭遇雷击。近些年来，高压输电线路由于防雷保护措施薄弱造成电力系统安全事故的情况频繁发生。本文根据笔者多年工作经验，以某220kv高压输电线路为例，简要阐述了防雷保护的一些措施，仅供参考。
【关键词】220kv供電线路防雷装置措施
前言
随着我国经济的飞速发展。各行各业对电力的需求逐渐增加，为了提供安全可靠的电力保障，电力工作者必须采用新技术、新方法不断提高电力系统的运行水平。高压输电线路作为电力系统的重要组成部分，由于它纵横交错地分布在旷野上，线路运行环境恶劣，很容易遭遇雷击。当高压输电线路遭受雷击时，很有可能会损坏电气设备，引起停电事故，甚至会造成电力系统的崩溃等恶性事故。因此，高压输电线路的防雷保护一直是电力系统中防雷工作的一项重要内容。本文以某220kV高压输电线路为例，研究如何合理的解决好输电线路的防雷措施．这对高压输电线路进行科学的防雷设计、减少雷电事故的发生、降低雷电事故的损失，有其重要的经济价值和现实意义。
1、220 kV供电线路雷击的产生
1、1 220 kV供电线路的雷击原因
在雷击过程中，由于通断作用在雷击位置产生了感生电流，也叫做雷电冲击波。供电线路作为分布最广，使用金属材料最多的线路之一，得到了广泛重视。大量供电线路均以架空为主体，使得雷电冲击波易从供电线路入侵，在破坏电源设备的同时损坏通信系统。虽然高压输电线路有阀型避雷器、高压避雷器，但由于其动作慢、残压高，该特性会引起低压输电线产生路过电压，即暂态过电压。
1、2 架空和电线感应起电情况
雷云在起电、移动和先导放电过程中，会使架空导线产生静电感应，一旦雷云对大地放电，被束缚在导线中的电荷便形成了自由电荷，以冲击波的形式对称地向线路的两端移动，电荷移动形成的电流与导线波阻的乘积便为雷电感应电压，此电压一般都在上千伏左右。
1、3 雷害的形成过程
经过起电之后，高压输电线雷害事故的形成经历4个阶段：
(1)输电线路遭受雷电的过电压作用；
(2)输电线路的闪络；
(3)输电线从冲击闪络转变为稳定的工频电压：
(4)供电线路跳闸，停止供电。
2、目前常用防雷保护措施
2、1 采用避雷线、避雷针或消雷器。采用这些保护措施的目的是保护输电导线不受或者少受雷电的直击，其中消雷器曾经一直是高压输电线路限制大气过电压的主要措施。
2、2 降低杆塔的接地电阻。该措施的目的是当雷电击中塔顶或避雷线时降低绝缘发生闪络的概率。
2、3 减少绝缘上的工频电场强度。该措施的目的是当绝缘发生冲击闪络时，减小由冲击闪络转变为稳定电力电弧的概率，从而起到降低雷击跳闸的次数．减少雷电事故的发生。
2、4 采用用双回路或者环网供电方式。该措施是为了确保输电线路发生雷击跳闸时电力供应的连续性。上述四项保护措施是从减少或避免雷击的发生，到雷击引起停电事故次数的减少，最后到停电事故造成损失的降低．在实际应用中这四项措施不是都一定必备的，要根据输电线路的实际情况合理采用。
3、线路型避雷器在输电线路防雷中的应用
3、1 采用线路型避雷器后雷击杆塔时线路的过电压
在输电线路上安装线路型避雷器是为了提高线路的耐雷水平，其中耐雷水平是指线路遭受雷击时绝缘子不发生闪络时能够承受的最大雷电流。如果输电线路上没有安装线路型避雷器而遭受雷击时，当杆塔塔顶电压和输电导线上的感应电压的差值大于绝缘子串的50％ 的放电电压时，绝缘子串就会发生闪络。如果输电线路上安装线路型避雷器，当杆塔遭受雷击时．杆塔的绝缘子串则不会发生闪络现象。这是因为雷电流一部分经由杆塔流人大地，另一部分经过避雷线流行其余杆塔。因此，为了提高整个输电线路的耐雷水平，可以装设多组线路型避雷器。
3、2 杆塔冲击接地电阻对耐雷水平的影响
当输电线路没有装设线路型避雷器，当杆塔冲击接地电阻较大时。杆塔的耐雷水平则较低，具体关系如下表所示：
表一输电线路没有安装线路型避雷器时的耐雷水平
当输电线路装设一组线路型避雷器时，其耐雷水平如表二所示
表二输电线路装设一组线路型避雷器的耐雷水平
从上表可以看出，当冲击接地电阻值较小时，输电线路耐雷水平提高的比较多。
为了进一步提高输电线路的耐雷水平，可以装设三组线路型避雷器．此时输电线路的耐雷水平如表三所示：
表三输电线路装设三组线路型避雷器的耐雷水平
从计算结果可以看出，装设三组线路型避雷器后，输电线路的耐雷水平得到了非常大的提高，并且此时线路的耐雷水平对接地电阻的变化不在敏感。
3、3不同线路档距下安装线路型避雷器后对耐雷水平的影响
当输电线路遭受雷击时，雷击电波会沿线路进行传播。由于雷电波从一个杆塔传到下一个杆塔需要一定的时间，因此当输电线路中两个杆塔之间的距离发生变化时(此时不考虑接地电阻值的变化)，安装线路型避雷线后输电线路的耐雷水平也会不同。通过实验得知，不同的杆塔距离下，输电线路的耐雷水平是随着杆塔距离的增加先减小而后增大。这是因为当杆塔距离较小时，避雷器上的残压比绝缘子串闪络电压低．此时输电线路的耐雷水平较高。随着杆塔距离的增加，雷电流通过避雷器从导线分流，作用在绝缘子串上的电压会不断增加．输电线路的耐雷水平下降。当杆塔距离增加到一定程度时，作用在相邻杆塔绝缘子串上的电压南于受到线路阻抗的限制，输出线路的耐雷水平又表现出较高的水平。
4、防雷装置
防雷装置是由接闪器、接地装置、引下线3部分组成。接闪器又称为受雷装置，它是接受雷电电流的金属导体，常见为避雷针、避雷带和避雷网。接地装置是将雷电电流疏散到大地中。引下线是铺设在建筑物上的导线，它会把雷电电流引到接地装置。这3部分十分重要，缺一不可。如图1所示。
4、1 避雷针。它的工作原理是利用自身的高度使得雷云下的电场畸变，将雷电引到自身进行放电，从而对周围的物体起到保护作用。
4、2 避雷线。避雷线的功用与避雷针基本相似，主要是用来保护输电线路等设施。
4、3 避雷带和避雷网。建筑物上最有可能遭到雷击的地方是屋脊、管道、烟囱屋的边缘等位置。在建筑物极可能遭受雷击的位置装设接闪装置，构成避雷带或避雷网的保护方式，是行之有效的方法之一。
5、220 kV高压输电线路的防雷措施
根据雷害事故发生过程所经历的4个阶段，我们可以采取以下防雷措施确保高压线路的供电安全，这对输电线的安全运行起到了至关重要的作用。
(1)当雷电击中输电线时，很可能引起地线到导线的反击，所以对于输电线路，安装避雷器、避雷针和留出保护间隙是提高耐雷击水平最有效的措施。
(2)架设避雷线对于输电线路的保护是最有效和最基本的措施。避雷线主要是防止雷电直击导线，同时还具有如下作用：1)分流作用，用来减少流经塔杆的雷击电流。2)通过导线的耦合作用减少输电线路绝缘子的电压。3)对导线产生的屏蔽作用可以降低输电线上的感应过电压。
(3)可以加强输电线路的绝缘，适时更换绝缘设施，对于雷击区的塔杆，在已经保证导线对地安全距离的基础上，每相需要增加一片绝缘子加强输电线的绝缘效果。
(4)降低输电线路的接地电阻是输电线路避免雷击最有效、最基本、最直接的方法，也是本文着重研究的一点，我们可采取以下措施减少雷击概率：1)增加输电线接地极的数量和埋深；2)可以外引接地线至输电线伏击的河流的水源地带，安装水下接地网；3)换用电阻率低的土壤；4)在输电线路接地极附近使用降阻剂。
除上述以外，还可采用复合式的接地模块和接地网连接等方法。该模块需具有很好的导电率且与土壤有较好的亲和性、保水性和吸水性，可以降低接地模块与土壤间的阻抗，迫使冲击电流迅速导入大地，从而达到保护的目的。埋设完之后释放电解质，使得周围的土壤碱离子化，从而不断地增大大地释放电流的面积，减少了土壤和接地模块间的接触电阻。水泥基质模块具有很强的保湿作用和释放电解质的特性，所以可以进一步发挥接地模块的降阻能力，从而达到降阻的目的。
6、结束语
综上所述，在线路易受雷击地段、特殊高塔等耐雷水平要求较高的地方采用线路避雷器能有效的改善高压送电线路的耐雷水平。降低线路的雷电跳闸率，提高线路的防雷性能，从而增强线路运行的可靠性。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】220kv供電线路防雷装置措施
前言
随着我国经济的飞速发展。各行各业对电力的需求逐渐增加，为了提供安全可靠的电力保障，电力工作者必须采用新技术、新方法不断提高电力系统的运行水平。高压输电线路作为电力系统的重要组成部分，由于它纵横交错地分布在旷野上，线路运行环境恶劣，很容易遭遇雷击。当高压输电线路遭受雷击时，很有可能会损坏电气设备，引起停电事故，甚至会造成电力系统的崩溃等恶性事故。因此，高压输电线路的防雷保护一直是电力系统中防雷工作的一项重要内容。本文以某220kV高压输电线路为例，研究如何合理的解决好输电线路的防雷措施．这对高压输电线路进行科学的防雷设计、减少雷电事故的发生、降低雷电事故的损失，有其重要的经济价值和现实意义。
1、220 kV供电线路雷击的产生
1、1 220 kV供电线路的雷击原因
在雷击过程中，由于通断作用在雷击位置产生了感生电流，也叫做雷电冲击波。供电线路作为分布最广，使用金属材料最多的线路之一，得到了广泛重视。大量供电线路均以架空为主体，使得雷电冲击波易从供电线路入侵，在破坏电源设备的同时损坏通信系统。虽然高压输电线路有阀型避雷器、高压避雷器，但由于其动作慢、残压高，该特性会引起低压输电线产生路过电压，即暂态过电压。
1、2 架空和电线感应起电情况
雷云在起电、移动和先导放电过程中，会使架空导线产生静电感应，一旦雷云对大地放电，被束缚在导线中的电荷便形成了自由电荷，以冲击波的形式对称地向线路的两端移动，电荷移动形成的电流与导线波阻的乘积便为雷电感应电压，此电压一般都在上千伏左右。
1、3 雷害的形成过程
经过起电之后，高压输电线雷害事故的形成经历4个阶段：
(1)输电线路遭受雷电的过电压作用；
(2)输电线路的闪络；
(3)输电线从冲击闪络转变为稳定的工频电压：
(4)供电线路跳闸，停止供电。
2、目前常用防雷保护措施
2、1 采用避雷线、避雷针或消雷器。采用这些保护措施的目的是保护输电导线不受或者少受雷电的直击，其中消雷器曾经一直是高压输电线路限制大气过电压的主要措施。
2、2 降低杆塔的接地电阻。该措施的目的是当雷电击中塔顶或避雷线时降低绝缘发生闪络的概率。
2、3 减少绝缘上的工频电场强度。该措施的目的是当绝缘发生冲击闪络时，减小由冲击闪络转变为稳定电力电弧的概率，从而起到降低雷击跳闸的次数．减少雷电事故的发生。
2、4 采用用双回路或者环网供电方式。该措施是为了确保输电线路发生雷击跳闸时电力供应的连续性。上述四项保护措施是从减少或避免雷击的发生，到雷击引起停电事故次数的减少，最后到停电事故造成损失的降低．在实际应用中这四项措施不是都一定必备的，要根据输电线路的实际情况合理采用。
3、线路型避雷器在输电线路防雷中的应用
3、1 采用线路型避雷器后雷击杆塔时线路的过电压
在输电线路上安装线路型避雷器是为了提高线路的耐雷水平，其中耐雷水平是指线路遭受雷击时绝缘子不发生闪络时能够承受的最大雷电流。如果输电线路上没有安装线路型避雷器而遭受雷击时，当杆塔塔顶电压和输电导线上的感应电压的差值大于绝缘子串的50％ 的放电电压时，绝缘子串就会发生闪络。如果输电线路上安装线路型避雷器，当杆塔遭受雷击时．杆塔的绝缘子串则不会发生闪络现象。这是因为雷电流一部分经由杆塔流人大地，另一部分经过避雷线流行其余杆塔。因此，为了提高整个输电线路的耐雷水平，可以装设多组线路型避雷器。
3、2 杆塔冲击接地电阻对耐雷水平的影响
当输电线路没有装设线路型避雷器，当杆塔冲击接地电阻较大时。杆塔的耐雷水平则较低，具体关系如下表所示：
表一输电线路没有安装线路型避雷器时的耐雷水平
当输电线路装设一组线路型避雷器时，其耐雷水平如表二所示
表二输电线路装设一组线路型避雷器的耐雷水平
从上表可以看出，当冲击接地电阻值较小时，输电线路耐雷水平提高的比较多。
为了进一步提高输电线路的耐雷水平，可以装设三组线路型避雷器．此时输电线路的耐雷水平如表三所示：
表三输电线路装设三组线路型避雷器的耐雷水平
从计算结果可以看出，装设三组线路型避雷器后，输电线路的耐雷水平得到了非常大的提高，并且此时线路的耐雷水平对接地电阻的变化不在敏感。
3、3不同线路档距下安装线路型避雷器后对耐雷水平的影响
当输电线路遭受雷击时，雷击电波会沿线路进行传播。由于雷电波从一个杆塔传到下一个杆塔需要一定的时间，因此当输电线路中两个杆塔之间的距离发生变化时(此时不考虑接地电阻值的变化)，安装线路型避雷线后输电线路的耐雷水平也会不同。通过实验得知，不同的杆塔距离下，输电线路的耐雷水平是随着杆塔距离的增加先减小而后增大。这是因为当杆塔距离较小时，避雷器上的残压比绝缘子串闪络电压低．此时输电线路的耐雷水平较高。随着杆塔距离的增加，雷电流通过避雷器从导线分流，作用在绝缘子串上的电压会不断增加．输电线路的耐雷水平下降。当杆塔距离增加到一定程度时，作用在相邻杆塔绝缘子串上的电压南于受到线路阻抗的限制，输出线路的耐雷水平又表现出较高的水平。
4、防雷装置
防雷装置是由接闪器、接地装置、引下线3部分组成。接闪器又称为受雷装置，它是接受雷电电流的金属导体，常见为避雷针、避雷带和避雷网。接地装置是将雷电电流疏散到大地中。引下线是铺设在建筑物上的导线，它会把雷电电流引到接地装置。这3部分十分重要，缺一不可。如图1所示。
4、1 避雷针。它的工作原理是利用自身的高度使得雷云下的电场畸变，将雷电引到自身进行放电，从而对周围的物体起到保护作用。
4、2 避雷线。避雷线的功用与避雷针基本相似，主要是用来保护输电线路等设施。
4、3 避雷带和避雷网。建筑物上最有可能遭到雷击的地方是屋脊、管道、烟囱屋的边缘等位置。在建筑物极可能遭受雷击的位置装设接闪装置，构成避雷带或避雷网的保护方式，是行之有效的方法之一。
5、220 kV高压输电线路的防雷措施
根据雷害事故发生过程所经历的4个阶段，我们可以采取以下防雷措施确保高压线路的供电安全，这对输电线的安全运行起到了至关重要的作用。
(1)当雷电击中输电线时，很可能引起地线到导线的反击，所以对于输电线路，安装避雷器、避雷针和留出保护间隙是提高耐雷击水平最有效的措施。
(2)架设避雷线对于输电线路的保护是最有效和最基本的措施。避雷线主要是防止雷电直击导线，同时还具有如下作用：1)分流作用，用来减少流经塔杆的雷击电流。2)通过导线的耦合作用减少输电线路绝缘子的电压。3)对导线产生的屏蔽作用可以降低输电线上的感应过电压。
(3)可以加强输电线路的绝缘，适时更换绝缘设施，对于雷击区的塔杆，在已经保证导线对地安全距离的基础上，每相需要增加一片绝缘子加强输电线的绝缘效果。
(4)降低输电线路的接地电阻是输电线路避免雷击最有效、最基本、最直接的方法，也是本文着重研究的一点，我们可采取以下措施减少雷击概率：1)增加输电线接地极的数量和埋深；2)可以外引接地线至输电线伏击的河流的水源地带，安装水下接地网；3)换用电阻率低的土壤；4)在输电线路接地极附近使用降阻剂。
除上述以外，还可采用复合式的接地模块和接地网连接等方法。该模块需具有很好的导电率且与土壤有较好的亲和性、保水性和吸水性，可以降低接地模块与土壤间的阻抗，迫使冲击电流迅速导入大地，从而达到保护的目的。埋设完之后释放电解质，使得周围的土壤碱离子化，从而不断地增大大地释放电流的面积，减少了土壤和接地模块间的接触电阻。水泥基质模块具有很强的保湿作用和释放电解质的特性，所以可以进一步发挥接地模块的降阻能力，从而达到降阻的目的。
6、结束语
综上所述，在线路易受雷击地段、特殊高塔等耐雷水平要求较高的地方采用线路避雷器能有效的改善高压送电线路的耐雷水平。降低线路的雷电跳闸率，提高线路的防雷性能，从而增强线路运行的可靠性。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。