输电线路设计及运行中的防雷技术措施研究

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科技资讯SIN&TNOLOGYINFORMTION2008NO.09SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION工程技术

1输电线路防雷设计的重要意义雷电的主要危害有以下几种:一是电流高压效应会产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压，如此巨大的电压瞬间冲击电气设备，足以击穿绝缘体，使设备发生短路，导致燃烧、爆炸等直接灾害。二是电流高热效应会放出几十至上千安的强大电流，并产生大量热能，在雷击点的温度会很高，可导致金属熔化，引发火灾和爆炸。三是雷电流机械效应主要表现为被雷击物体发生爆炸、扭曲、崩溃、撕裂等现象，导致财产损失和人员伤亡。输电线路是电力系统的大动脉，它将巨大的电能输送到四面八方，是连接各个变电站、各重要用户的纽带。输电线路的安全运行，直接影响到了电网的稳定和向用户的可靠供电。因此，输电线路的安全运行在电网中占据举足轻重的地位，是实现“强电强网”的需要，也是向工农业生产、广大人民生活提供不间断电力的需要。由于我国地处温带(部分地区属于亚热带气候)，所以雷电活动比较强烈。漫长的输电线路穿过平原、山区、跨越江河湖泊，遇到的地理条件和气象条件各不相同，所以遭受雷击的机会较多。在我国电力系统各类事故、障碍统计中，输、配电线路的雷害事故占有很大的比例。由于输电线路对于保“网”的重要地位，如何减少输电线路的雷害事故成为电力系统安全稳定运行的一项重要课题。输电线路雷害事故引起的跳闸，不但影响电力系统正常供电，增加输电线路及开关设备的维修工作量，而且由于输电线路上落雷，雷电波还会沿线路侵入变电所。而在电力系统中，线路的绝缘最强，变电所次之，发电机最弱，若发电厂、变电所的设备保护不完善，往往会引起其设备绝缘损坏，影响安全供电。由此可见，输电线路的防雷是减少电力系统雷害事故及其所引起电量的关键。做好输电线路的防雷设计工作，不仅可以提高输电线路本身的供电可靠性，而且可以使变电所、发电厂安全运行得到保障［１］。在确定输电线路的防雷方式时，应全面考虑线路的重要程度、系统运行方式、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特征、土壤电阻率的高低等条件，并结合当地有线路的运行经验，进行全面的技术经济比较，从而确定出合理的保护措施。2输电线路防雷保护措施2.1合理选择输电线路路径大量运行经验表明，线路遭受雷击往往集中于线路的某些地段。我们称之为选择性雷击区，或称为易击区。线路若能避开易击区，或对易击区线段加强保护，则是防止雷害的根本措施。实践表明，下列地段易遭受雷击:①雷暴走廊,如山区风口以及顺风的河谷和峡谷等处；②四周是山丘的潮湿盆地，如杆塔周围有鱼塘、水库、湖泊、沼泽地、森③土壤电阻率有突变的地带，如地质断层地带，岩石与土壤、山坡与稻田的交界区，岩石山脚下有小河的山谷等地，雷易击于低土壤电阻率处；④地下有导电性矿的地面和地下水位较高处⑤当土壤电阻率差别不大时，例如有良好的土层和植被的山丘，雷易击于突出的山顶、山的向阳坡等。2.2架设避雷线架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还具有以下作用：一、分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位二、通过对导线的祸合作用可以减小线路绝,缘子的电压；三、对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。通常来说，线路电压愈高，采用避雷线的效果愈好，而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈低(一般不超过线路的总造价的10%)。因此规程规定，220kV及以上电压等级的输电线路应全线架设避雷线，110kV线路一般也应全线架设避雷线。为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，保证雷电不致绕过避雷线而直接命中导线，应当减小绕击率。避雷线对边导线的保护角应做得小一些，一般采用20°～30°。220kV及330kv双避雷线线路应做到20°左右，500kV及以上的超高压、特高压线路都架设双避雷线，保护角在15°及以下①。为了起到保护作用，避雷线应在每基杆塔处接地。在双避雷线的超高压输电线路上，正常的工作电流将在每个档距中两根避雷线所组成的闭合回路里感应出电流并引起功率损耗。为了减小这一损耗，同时为了把避雷线兼作通讯及继电保护的通道，可将避雷线经过一个小间隙对地(杆塔)绝缘起来。雷击时，间隙被击穿，使避雷线接地。随着线路电压等级的下降，线路的绝缘水平也随之逐级下降，避雷线的防护效果也就逐步降低，以致在很低电压(例如20kV以下)时失去实用意义。因此，避雷线一般只用于输电线路中。2.3采用绝缘避雷线防雷送电线路的避雷线除用作防雷外，还有多方面的综合作用，如实现载波通信；降低不对称短路时的工频过电压、减小潜供电流;作为屏蔽线以降低电力线对通信线的干扰等。按照用途之不同，避雷线悬挂方式有两种，一种是直接悬挂于杆塔上，另一种是经过绝缘子与杆塔相连，即使避雷线对地绝缘。由于避雷线至各相导线的距离一般是不相等的，它们之间的互感就有些差别，因此，尽管在正常情况下三相导线上的负荷电流是平衡的，但在避雷线上仍然要感应出一个纵电动势。如果避雷线逐杆接地，这个电动势就要产生电流，其结果就增加了线路的电能损失。这个附加的电能损失是同负荷电流的平方和线路长度成比例。对于220kV长200～300km的送电线路，这个附加电能损失每年约可达几十万度，而对于500kV长300～400km的线路，每年可损失数百万度。因此，目前我国新设计的超高压线路，一般采用绝缘避雷线以减少能耗。避雷线虽然绝缘，但在雷击时，避雷线的绝缘在雷电先驱放电阶段即被击穿而使避雷线呈接地状态，因而不会影响其防雷效果。3结语在输电线路防雷设计中,必须紧密结合当前电力生产和建设中的课题,不断收集和积累各种数据和资料,经常总结防雷保护工作中的经验教训，提出新的更加有效的保护技术措施，以满足不断发展的电网的需要。参考文献[1]杜彭春.高压输电线路防雷保护的若千问题[J].电力设备,2001(1):40～44.[2]甘德辉.架空输电线路的防雷农村电气化[J].2002(2):6.输电线路的防雷设计王斌(四川工程职业技术学院四川德阳618000)摘要:为了有效地降低输电线路雷击跳闸率，必须减少雷电对电网安全运行的影响。本文论述了目前我国输电线路防雷设计中常用的几种方法。 关键词：输电线路防雷设计中图分类号：TM72文献标识码：A文章编号：1672-3791(2008)03(c)-0072-01

２Ｑ１　Ｑ：　（工）　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　

输电线路防雷技术探讨　

邓咸俊　

（四川省电力公司广安电业局，四川广安６３８５００）　工业技术　

摘要：我国部分地区雷击对输电线路的损害形式很严峻，尤其是高压输电线路，不但防雷措施的建立比较困难，并且投资　

费用巨大，防雷效果得不到明显的提高。因此，防雷技术措施还需要进一步的改进和研究。　

关键词：输电线路；防雷技术；措施分析　

中图分类号：ＴＭ７２　文献标识码：Ａ　

１传统避雷措施效果分析　

１．１输电线路发生故障的主要原因是　

雷击事故造成，因此，提高线路的绝缘能　

力，增强输电线路的外绝缘。线路绝缘能力　

的增强，加大了雷击过电的距离，降低了跳　

闸现象。但是经过研究，发现使用的复合绝　

缘子经雷击之后的绝缘效果就明显降低，　

如果长时间用于防雷，输电线路同样会受　

到雷击的破坏，出现线路故障。所以，这种　

使用绝缘子的防雷措施不能够长期运用。　

１．２我国地形比较复杂，因而多地有架　

空线路，如果架空线路遭到雷击的情况，维　

修难度比较大。人们采用的架空避雷线降　

低了雷击对架空线路的侵害，同时也加强　

了避雷线对导线的保护。　

１＿３塔杆接地线阻和雷电泄流通道是　

塔顶点为的重要参数，因此，需要考虑降低　

塔杆接地线组并对雷电泄流通道加以改　

善，降低了雷电对架空线路的冲击。　

２输电线防雷的工作重点　

２．１明确管理目标并及时消除雷击隐　

患　

关于输电线路防雷措施的加强和改　

进，首先需要工作人员明确管理目标和重　

点保护区域。对线路比较复杂、雷击现象频　

繁或是人群比较集中的地方进行重点防雷　

措施的保护，安装防雷设备的前要对当地　

环境条件做以准确的分析。防雷措施的整　

改是一项系统的工程，各个环节的测定和　

维护都需要严格的把关，如地质土壤，要考　

虑到接地装置。　

２－２测试方式要规范　

现在防雷措施的研究和改进已是电力　

行业积极讨论的重点问题，因此采用比较　

第九章输电线路的防雷保护

本章要求：

输电线路的感应过电压：雷击大地和雷击杆塔时导线上感应过电压的计算

输电线路上的直击雷过电压和耐雷水平

建弧率及雷击跳闸率的计算。

输电线路防雷措施及作用分析

由于输电线路长度大，分布面广，地处旷野，易受到雷击。输电线路上出现的大气过电

压有两种：一种是雷击于输电线路引起的，称为直击雷过电压；

（1）雷直击导线，无避雷线的线路最易发生，但即使有避雷线，雷电仍可能绕过避雷线的

保护范围而击于导线（绕击）。

（2）雷击杆塔或避雷线强大的雷电流通过杆塔及接地电阻，使杆塔和避雷线的电位突然升

高，杆塔与导线的电位差超过线路绝缘子闪络电压时绝缘子发生闪络，导线上出现很高的电

压。这种杆塔电位升高，反过来对导线放电，称为反击。

另一种是雷击线路附近地面而引起的，由于电磁感应所引起的，称为感应雷过电压。

（3）雷击输电线路附近大地：当雷击导线水平距离65m以外的大地时(更近的落雷由于线

路的引雷作用而击于线路)，由于空间电磁场的急剧变化，在导线上感应出的过电压，称为

感应雷过电压。

感应雷过电压的危害：

（3-1）引起线路跳闸，影响正常供电

由于过电压引起绝缘子闪络，导线对地短路，雷电过电压持续时间短（几十μs），继电

保护装置来不及动作，但工频续流沿放电通道继续放电，在形成稳定燃烧的电弧后，则继电

保护装置将使断路器跳闸，影响正常送电。

（3-2）雷电波侵入变电站

导线上形成的雷电过电压波，最终将侵入变电站，经复杂的折反射后，在电气设备上出

现很高的过电压，危及设备绝缘，造成事故。

输电线路防雷性能的优劣主要由耐雷水平及雷击跳闸率来衡量。

耐雷水平：雷击线路时线路绝缘不发生冲击闪络的最大雷电流的幅值，单位为KA。线

路的耐雷水平越高，线路绝缘发生冲击闪络的机会就越小。

雷击跳闸率：每100km线路每年有雷击所引起的跳闸次数。是衡量线路防雷性能的综

合指标。

线路防雷问题是一个综合的技术经济问题，在确定线路的具体防雷措施时，应根据线路

工业技术　生　：　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　

对输电线路引雷分析及防雷措施探究　

颜泽瑜　

（重庆市垫江县供电有限责任公司，重庆４０８３００）　

摘要：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，要全面考虑高压送电线路经过地区雷电活动强弱程度、地形地貌特点和土壤电阻率的高低等情况，强化线路的巡视检查，及时　消除缺陷。不断丰富运行管理经验，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。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。　

关键词：输电线路；避雷针；绝缘帽　

中图分类号：ＴＫ２１　

引言　

随着经济的发展，对输电线路供电可靠性　的要求越来越高。同时伴随着电网的发展，雷击　

输电线路引起的跳闸、停电事故绝对值也Ｅｉ益　

增多。雷害事故在现代电力系统的跳闸停电事　故中占有很大的比重。特别是伴随着科学技术　的发展，开关和二次保护的产生，电力系统内部　

过电压的降低及其导致的事故的减少，雷击引　起的线路跳闸事故占据日益主要的地位，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。据统计，因雷　

击线路造成的跳闸事故占电网总事故的６０％　以上。输电线路防雷保护的目的就是尽可能减　少线路雷害事故的次数和损失。　

１普通避雷针引雷机理分析　

由于雷云对地放电发生前，雷云和地面之　间ＷｒＹ￣成的电场，基本上是直流静电场。在雷云　

先导通道发展过程中若把雷云看成—个电极的　话。那就是直流电压作用下的长间隙放电。　

在雷云电场作用下，金属避雷针尖端附近　的电场强度最强，局部空间电离产生的与雷云　

同极性的电荷通过避雷针入地，与雷云异极性　的电荷向雷云方向运动，在避雷针上方形成与　

避雷针同极性的空间电荷层，这些空间电荷将　使避雷针尖端附近的场强降低。使电离减弱甚