浅析输配电线路的雷击故障与防雷措施
发表时间：2018-06-25T16:32:48.163Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：郑钊源
[导读] 摘要：输电线路是电网的基本组成部分，常面临各种不同地理环境和气候环境的影响，当不利条件及组合足以导致线路故障时，就会影响线路的安全运行，严重时甚至会形成大面积停电事故。

（广东电网有限责任公司湛江徐闻供电局广东湛江 524000）
摘要：输电线路是电网的基本组成部分，常面临各种不同地理环境和气候环境的影响，当不利条件及组合足以导致线路故障时，就会影响线路的安全运行，严重时甚至会形成大面积停电事故。

本文主要对输变电线路雷击故障与防雷措施进行研究分析。

关键词：输配电线路;雷击故障;防雷措施
1.雷电对于输电线路的危害
从输电线路以及电网的安全考虑，雷电的危害主要体现在两个方面：一是雷电放在输电线路上，会引起很高的过电压，导致继电保护动作跳闸，切断运行线路造成巨大损失；考验周围设备的绝缘水平和耐受能力，对人员、设备造成威胁。

二是雷电带来巨大电流施加在输电线路上，导致雷电击中点炸毁、燃烧使导线损毁或熔断，巨大电流产生的强大电动力还会造成杆塔等电力设备的机械损伤。

雷电导致的灾害往往不能通过电力系统自身的修复能力自动恢复，造成设备损坏更是需要一定时间和力量进行检修处理。

雷电发生集中在春季和夏季，正是生产集中的时期，这一时期的电力中断将会造成极大的经济损失。

雷电天气发生在夜晚、环境恶劣地区的可能性较大，更增大了检修的难度。

此外，运行中的输电线路比不带电的输电线路遭受雷击的可能性更大。

我国每年都有大量因雷电导致停电事故的报道，有效的防雷可以避免这些事故的发生，对于减少经济损失和提高电网安全可靠运行水平具有极其重要的意义。

2.输配电线路遭受雷击的形式
线路遭受雷击的形式主要包括感应雷、直击雷、球形雷。

2.1直击雷
直击雷在发生时候可以让巨大的雷电电流侵入地表，使得被雷击的地方接触的到的各种金属产生很高的对地电压，很容易发生触电事故的发生。

同时，由于直接雷击释放出的电流巨大，冲击电压很容易让电力变压器和发电机发生烧毁，也可能造成电线烧毁，或者断裂，因而产生停电，甚至诱发火灾，因此，这种雷电的毁灭性巨大，造成的损失严重。

2.2球形雷
球形雷出现的次数少而不规则，因此取得的资料十分有限，其发生的原理现在还没有形成统一的观点。

球形雷能从门、窗、烟囱等通道侵入室内，极其危险。

2.3雷电感应，也称感应雷
雷电感应分为静电感应和电磁感应两种。

巨大雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场；这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压，造成对人体或者设备的二次放电，从而损坏电气设备。

3.输配电线路防雷措施分析
3.1建立健全科学合理的整体防雷系统
从整个输配电线路系统而言，要做好防雷措施，首先要从整体上做好防雷规划，从内到外，做到防雷措施的全面覆盖。

整体而言，外部可以可以安装避雷针，接闪器等，避免雷电直接打击输配电线路或者是相关的线缆配电箱等基础设施，引起火灾或者事故。

同时，内部要做好电磁屏蔽、等电位连接、共用接地系统和浪涌吸收保护器等一些子输配电系统，通过它们可以将引人建筑物内的浪涌电压和浪涌电流泻放到大地，并将其钳位在一定的电压范围内，以完善地保护电气设备。

从整体上做好防雷规划，内外覆盖，这是采取具体防雷措施之前的基础性工作。

3.2减小保护角
随着线路保护角的逐渐减小，线路的绕击率呈下降趋势，减小保护角是降低绕击跳闸率比较有效的方法。

但是对于已建线路，改变线路保护角可行性较差，并且对于山区地面倾角较大的杆塔，由于受塔头设计的限制保护角不可能大幅度降低，应采取其它有效的绕击防护措施，减小保护角技术经济性不高。

3.3安装塔头避雷针
通过在塔头安装可控放电避雷针，可有效提高杆塔的引雷能力，增强杆塔对其附近导线的雷电屏蔽能力，从而降低雷电绕击导线的概率，减小绕击跳闸率，同时，由于能发生绕击的雷电流一般较小，接地电阻值控制在允许范围内时被吸引至杆塔时也不会产生反击闪络，不增加反击跳闸率。

合理的安装方式和安装方法对可控放电避雷针的防护效果非常关键，同时一定要控制好杆塔接地电阻，对不合格杆塔应进行降阻改造，以确保可控放电避雷针发挥更好的防护效果。

3.4架设耦合地线及耦合地埋线
架设耦合地线虽不能减少绕击率，但能在雷击杆塔时起分流作用和耦合作用，降低杆塔绝缘子上所承受的电压，提高线路的耐雷水平。

在 220kV 双避雷线线路上架设耦合地线后，耦合系数由0.275增大到0.364，分流作用也明显增大；当杆塔冲击接地电阻为16―100Ω时，耦合地线分流为8％―21.5％，华东电力试验研究所进行的试验测量并提出耦合地线能分流12％― 22％。

在接地电阻较大的山区，杆塔所处的地质条件差，电阻率较高（如达到2000 Ω.m），降低接地电阻非常困难时采用在架空线下加装耦合地线，能起到较好的分流和耦合作用，降低雷击跳闸的概率。

与耦合地线雷同的耦合地埋线也可以降低接地电阻及起一部分架空地线的作用。

国外的运行经验证明：耦合地埋线是降低高土壤电
阻率地区杆塔接地电阻的有效措施之一，曾在一个 20 基杆塔的易击段埋设耦合地线后，10年中只发生一次雷击故障，国外文献介绍可降低跳闸率40％，显著提高线路耐雷水平。

3.5采用差绝缘或不平衡绝缘方式
这种方式一直以来都存在争议，且它也受到杆塔尺寸的限制。

差绝缘方式适宜于中性点不接地或经消弧线圈接地的中低压系统，且导线为三角形排列的情况。

采用差绝缘方式的同一基杆塔上三相绝缘有差异，下面两相较之最上面一相各增加一片绝缘子，当雷击杆塔或上导线时，由于上导线绝缘相对较“弱”而先击穿，雷电流经杆塔入地，避免了两相闪络。

在同杆双回的线路中也有采用不平衡绝缘方式以达
到降低双回线路同时跳闸的概率，但无法消除同时跳闸事故。

同杆双回的线路因导线垂直排列，杆塔较高，线路反击耐雷水平一般比同电压等级导线水平排列的线路低，当雷电流足够大时，可能会产生同塔双回线路的绝缘子相继反击，造成双回线路同时跳闸。

国内曾有研究表明：不平衡绝缘方式下双回线路同时闪络的概率较目前平衡绝缘方式均有所降低，杆塔接地电阻越小，不平衡绝缘防止双回线路同时闪络跳闸的效果越好，冲击接地电阻小于7Ω，同时闪络的概率可降低86%。

3.6降低杆塔的接地电阻
通常情况下杆塔的接地电阻，在不超过35kV的输配电线路的防雷水平时，这样雷电的电流冲击时就不会对线路产生闪络，所以在接地装置的选择上，应该严格的按照试验规程规定来安装，但是在较高的杆塔上以及雷电频发的地区应该更加严格的控制杆塔的接地电阻值。

上述所说的望高至川岩段的4#杆塔，架设好线路时所测得的接地电阻值是10Ω，后因经常遭遇雷击，就增加了接地极的数量，其深度也相应的加深了，另外又加装了避雷器。

这样重新检测出的接地电阻值为5Ω。

这之后4#杆就大大减少了雷击次数。

降低线路杆塔的接地电阻值，可利用：
3.6.1增加接地极的埋深和数量。

3.6.2外引接地线到附近的池塘河流中，装设水下接地网。

3.6.3换用电阻率较低土壤。

3.6.4在接地极周围施加降阻剂等办法。

结语
输电线路的防雷并不只是以上一些措施就能彻底解决的，雷电活动是一个复杂的自然现象，需要电力系统内各个部门的通力合作，综合考虑系统的运行方式、线路电压等级和重要程度、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特点、土壤电阻率等自然条件并参考当地原有线路的运行经验，经过技术经济比较，采取合理的保护措施。

同时不断积累运行管理经验，加强线路运行维护，才能尽量减少雷害的发生，将雷害带来的损失降低到最低限度。

参考文献：
[1]江安烽，包炳生，顾承昱，等.后续雷击对10kV配电线路耐雷性能及防雷措施的影响[J].电网技术，2014，01（06）：1657-1663.
[2]席禹，唐军，莫芸，等.珠江三角洲地区某500kV输电线路引雷对周边10kV配电线路雷击故障的影响分析[J].电瓷避雷器，2013，06（03）：92-99.。