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【摘要】随着国民经济的发展与电力需求的不断增长，电力生产的安全问题也越来越突出。对于送电线路来讲，雷击跳闸一直是影响高压送电线路供电可靠性的重要因素。本文分析了送电线路雷害情况及原因，说明了送电线路设计防雷措施以及在实际工作中的应用。
【关键词】送电线路 雷击 预防
中图分类号： U463.62文献标识码：A 文章编号：
一、前言
架空输电线路是电力网及电力系统的重要组成部分。架空输电线路所经之处大都为旷野或丘陵、高山，输电线路长，遭遇雷击的几率较大，目前雷击是架空线路故障的主要原因。由于大气雷电活动的随机性和复杂性，目前世界上对输电线路雷害的认识研究还有诸多未知的成分。在日常的送电线路防雷设计时要全面考虑，采取综合的防雷措施和方法，以提高线路耐雷水平，降低线路雷击跳闸率，确保线路的安全可靠运行。
二、送电线路雷害情况分析
雷击引起线路过电压主要有雷击地面感应过电压、雷击档距中央过电压、雷击塔顶过电压、雷击导线过电压。
1、雷击地面和档距中央
对于110kV线路来说，绝缘水平较高，雷击地面时的感应过电压一般是不会引起闪络事故，在这里就不作讨论；另外，对于雷击避雷线档距中央，由于在设计时，线路一般都满足S = 0. 012L + 1（m）式中S 為空气距离，L为档距长度（m），多年的运行经验表明只要满足上式，线路一般不会出现在档距中央闪络的事故，故在这里对这种情况也不作讨论。
2、雷击导线造成的绕击
避雷线对导线的防护并非绝对有效的，仍存在一定的雷绕击导线的可能性。根据送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。山区送电线路的绕击率约为平地送电线路的3倍。运行经验也证明山区线路更容易发生雷击，是线路防雷的一个薄弱环节。
3、雷击杆塔塔顶造成的反击
当雷击中塔顶部时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果铁塔电位和相导线感应电位差超过送电线路绝缘闪络电压值，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络称为反击。降低杆塔接地电阻、提高耦合系数、减小分流系数、加强高压送电线路绝缘都可以提高送电线路的耐雷水平。在实际设计中，我们着重考虑降低杆塔接地电阻和提高耦合系数的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。
三、送电线路雷击跳闸原因
1、送电线路绕击雷成因分析
根据送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角大小、杆塔高度以及送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。山区送电线路的绕击率约为平地绕击率的3倍。山区设计送电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距，这是线路耐雷水平的薄弱环节；一些地区雷电活动相对强烈，使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。
2、送电线路反击原因分析
雷击杆、塔顶部或避雷线时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值，即Uj>U50％时，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。南以上公式可以看出，降低杆塔接地电阻Rch、提高耦合系数k、减小分流系数13、加强高压送电线路绝缘都可以提高高压送电线路的耐雷水平。在实际实施中，我们着重考虑降低杆塔接地电阻Rch和提高耦合系数k的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。
四、送电线路设计防雷措施
1、架设避雷线
架设避雷线是高压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， 同时还具有分流作用以减小流经杆塔的雷电流，降低塔顶电位；可以减小线路绝缘子的电压；对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。运行经验表明，避雷线的防雷效果在平原地区是很好的。但在山区，由于地形、地貌的影响，经常出现绕击、侧击等避雷线屏蔽失效的现象。对于山区线路要减少绕击率，只有减少保护角，但在已运行线路铁塔上减少保护角的可行性不大，减少保护角必须从设计开始。
2、降低杆塔接地电阻
杆塔接地电阻是影响塔顶电位的重要参数，对一般高度的杆塔，当杆塔型号、尺寸与绝缘子型号和数量确定后，降低杆塔接地电阻对提高架空送电线路耐雷水平、减少反击概率是非常有效的。雷电泄流通道因接触不良形成的电阻，会增加杆塔接地系统的电阻值，使良好的接地体难以发挥作用。杆塔接地电阻不能忽视其各连接点的接触电阻，需对整个通道的接地电阻进行考虑。对于接地电阻较高的接地装置，可采用埋设地网射线和埋设地极并用的方法；通过换土、使用降阻剂改善土壤电阻率。
3、加强线路绝缘
增加绝缘子串片数可以提高架空送电线路的防雷性能，绝缘子片数越多，其耐雷水平越高。但绝缘子片数增加受到杆塔塔头结构及投资的限制，一般杆塔可以增加2—3片。增加绝缘子片数对对改善线路防雷效果不明显。
4、安装线路型避雷器
ZnO避雷器是变电站雷电侵入波保护的基本措施。随着ZnO避雷器制造技术的不断提高和完善，作为有效的架空送电线路防雷保护装置（简称线路型避雷器）也逐渐被采用。线路型避雷器与绝缘子串并联，其冲击放电电压和残压均低于绝缘子串的放电电压。当雷击杆塔或绕击导线在绝缘子串两端产生的过电压超过避雷器的放电电压时，避雷器首先动作导通，释放雷电流，之后在工频电压下呈现高阻，工频续流截断，从而保护绝缘子串免于闪络，开关并不跳闸。
5、采用不平衡绝缘
由于土地资源的有限性，同杆架设的双回架空送电线路日益增多。此种线路因导线垂直排列，杆塔较高，反击耐雷水平一般比同电压等级的单回架空送电线路要低。当雷电流较大时，可能会引起同塔双回路的绝缘子串相继反击闪络，造成双回路同时跳闸，给安全供电带来严重威胁。采用不平衡绝缘是同杆架设双回线路防雷的一项重要措施，其原则是使两回路的绝缘子串片数有差异，在雷击时，绝缘子片数少的回路首先闪络，闪络后的导线相当于地线，一方面增多了雷电流分流通道，降低了接地阻抗，另一方面增加了对另一回路导线的耦合作用，提高了另一回路的耐雷水平，降低闪络的概率，以保证继续供电。
6、装设消雷器
消雷器是一种新型的直击雷防护装置，在国内已有十余年的应用历史，目前架空送电线路上装设的消雷器已有上千套，运行情况良好。虽然对消雷器的机理和理论还存在怀疑和争论，但它确实能消除或减少雷击的事实已被越来越多的人承认与接受。消雷器对接地电阻的要求不严，其保护范围也远比避雷针大。在实际装设时，应认真解决好有关的各个环节中的问题。
五、实际工作中防雷措施的运用
1、对线路中测出的接地电阻不合格的杆塔的接地电阻进行重新测试，并测试土壤电阻率。
2、对查出的接地电阻不合格的杆塔接地放射线进行开挖检查重新对本杆塔的敷设接地线，
并进行焊接。
3、对检查中发现已烂断或无接地引下线的杆塔接地装置进行焊接，并对接地电阻重新测试不符合规定的重新进行敷设。
4、对被浇灌在保护帽内的接地引下线，采取的方式可为将引下线从保护帽内敲出，再重新浇灌保护帽或将引下线锯断重新进行焊接。
5、对重新敷设的接地电阻不合格的杆塔，再次使用降阻剂进行改造。
结论
综上所述，为防止和减少雷害故障，设计中我们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，还要结合原有高压送电线路运行经验以及系统运行方式等，通过比较选取合理的防雷设计，提高高压送电线路的耐雷水平。
【参考文献】
[1] 冯雪松.送电线路雷击跳闸的原因与预防措施探讨[J]. 黑龙江科技信息. 2009(36)
[2] 张滔.山区输电线路杆塔接地改造及防雷效果分析[J]. 中国西部科技. 2011(22)
【关键词】送电线路 雷击 预防
中图分类号： U463.62文献标识码：A 文章编号：
一、前言
架空输电线路是电力网及电力系统的重要组成部分。架空输电线路所经之处大都为旷野或丘陵、高山，输电线路长，遭遇雷击的几率较大，目前雷击是架空线路故障的主要原因。由于大气雷电活动的随机性和复杂性，目前世界上对输电线路雷害的认识研究还有诸多未知的成分。在日常的送电线路防雷设计时要全面考虑，采取综合的防雷措施和方法，以提高线路耐雷水平，降低线路雷击跳闸率，确保线路的安全可靠运行。
二、送电线路雷害情况分析
雷击引起线路过电压主要有雷击地面感应过电压、雷击档距中央过电压、雷击塔顶过电压、雷击导线过电压。
1、雷击地面和档距中央
对于110kV线路来说，绝缘水平较高，雷击地面时的感应过电压一般是不会引起闪络事故，在这里就不作讨论；另外，对于雷击避雷线档距中央，由于在设计时，线路一般都满足S = 0. 012L + 1（m）式中S 為空气距离，L为档距长度（m），多年的运行经验表明只要满足上式，线路一般不会出现在档距中央闪络的事故，故在这里对这种情况也不作讨论。
2、雷击导线造成的绕击
避雷线对导线的防护并非绝对有效的，仍存在一定的雷绕击导线的可能性。根据送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。山区送电线路的绕击率约为平地送电线路的3倍。运行经验也证明山区线路更容易发生雷击，是线路防雷的一个薄弱环节。
3、雷击杆塔塔顶造成的反击
当雷击中塔顶部时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果铁塔电位和相导线感应电位差超过送电线路绝缘闪络电压值，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络称为反击。降低杆塔接地电阻、提高耦合系数、减小分流系数、加强高压送电线路绝缘都可以提高送电线路的耐雷水平。在实际设计中，我们着重考虑降低杆塔接地电阻和提高耦合系数的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。
三、送电线路雷击跳闸原因
1、送电线路绕击雷成因分析
根据送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角大小、杆塔高度以及送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。山区送电线路的绕击率约为平地绕击率的3倍。山区设计送电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距，这是线路耐雷水平的薄弱环节；一些地区雷电活动相对强烈，使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。
2、送电线路反击原因分析
雷击杆、塔顶部或避雷线时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值，即Uj>U50％时，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。南以上公式可以看出，降低杆塔接地电阻Rch、提高耦合系数k、减小分流系数13、加强高压送电线路绝缘都可以提高高压送电线路的耐雷水平。在实际实施中，我们着重考虑降低杆塔接地电阻Rch和提高耦合系数k的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。
四、送电线路设计防雷措施
1、架设避雷线
架设避雷线是高压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， 同时还具有分流作用以减小流经杆塔的雷电流，降低塔顶电位；可以减小线路绝缘子的电压；对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。运行经验表明，避雷线的防雷效果在平原地区是很好的。但在山区，由于地形、地貌的影响，经常出现绕击、侧击等避雷线屏蔽失效的现象。对于山区线路要减少绕击率，只有减少保护角，但在已运行线路铁塔上减少保护角的可行性不大，减少保护角必须从设计开始。
2、降低杆塔接地电阻
杆塔接地电阻是影响塔顶电位的重要参数，对一般高度的杆塔，当杆塔型号、尺寸与绝缘子型号和数量确定后，降低杆塔接地电阻对提高架空送电线路耐雷水平、减少反击概率是非常有效的。雷电泄流通道因接触不良形成的电阻，会增加杆塔接地系统的电阻值，使良好的接地体难以发挥作用。杆塔接地电阻不能忽视其各连接点的接触电阻，需对整个通道的接地电阻进行考虑。对于接地电阻较高的接地装置，可采用埋设地网射线和埋设地极并用的方法；通过换土、使用降阻剂改善土壤电阻率。
3、加强线路绝缘
增加绝缘子串片数可以提高架空送电线路的防雷性能，绝缘子片数越多，其耐雷水平越高。但绝缘子片数增加受到杆塔塔头结构及投资的限制，一般杆塔可以增加2—3片。增加绝缘子片数对对改善线路防雷效果不明显。
4、安装线路型避雷器
ZnO避雷器是变电站雷电侵入波保护的基本措施。随着ZnO避雷器制造技术的不断提高和完善，作为有效的架空送电线路防雷保护装置（简称线路型避雷器）也逐渐被采用。线路型避雷器与绝缘子串并联，其冲击放电电压和残压均低于绝缘子串的放电电压。当雷击杆塔或绕击导线在绝缘子串两端产生的过电压超过避雷器的放电电压时，避雷器首先动作导通，释放雷电流，之后在工频电压下呈现高阻，工频续流截断，从而保护绝缘子串免于闪络，开关并不跳闸。
5、采用不平衡绝缘
由于土地资源的有限性，同杆架设的双回架空送电线路日益增多。此种线路因导线垂直排列，杆塔较高，反击耐雷水平一般比同电压等级的单回架空送电线路要低。当雷电流较大时，可能会引起同塔双回路的绝缘子串相继反击闪络，造成双回路同时跳闸，给安全供电带来严重威胁。采用不平衡绝缘是同杆架设双回线路防雷的一项重要措施，其原则是使两回路的绝缘子串片数有差异，在雷击时，绝缘子片数少的回路首先闪络，闪络后的导线相当于地线，一方面增多了雷电流分流通道，降低了接地阻抗，另一方面增加了对另一回路导线的耦合作用，提高了另一回路的耐雷水平，降低闪络的概率，以保证继续供电。
6、装设消雷器
消雷器是一种新型的直击雷防护装置，在国内已有十余年的应用历史，目前架空送电线路上装设的消雷器已有上千套，运行情况良好。虽然对消雷器的机理和理论还存在怀疑和争论，但它确实能消除或减少雷击的事实已被越来越多的人承认与接受。消雷器对接地电阻的要求不严，其保护范围也远比避雷针大。在实际装设时，应认真解决好有关的各个环节中的问题。
五、实际工作中防雷措施的运用
1、对线路中测出的接地电阻不合格的杆塔的接地电阻进行重新测试，并测试土壤电阻率。
2、对查出的接地电阻不合格的杆塔接地放射线进行开挖检查重新对本杆塔的敷设接地线，
并进行焊接。
3、对检查中发现已烂断或无接地引下线的杆塔接地装置进行焊接，并对接地电阻重新测试不符合规定的重新进行敷设。
4、对被浇灌在保护帽内的接地引下线，采取的方式可为将引下线从保护帽内敲出，再重新浇灌保护帽或将引下线锯断重新进行焊接。
5、对重新敷设的接地电阻不合格的杆塔，再次使用降阻剂进行改造。
结论
综上所述，为防止和减少雷害故障，设计中我们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，还要结合原有高压送电线路运行经验以及系统运行方式等，通过比较选取合理的防雷设计，提高高压送电线路的耐雷水平。
【参考文献】
[1] 冯雪松.送电线路雷击跳闸的原因与预防措施探讨[J]. 黑龙江科技信息. 2009(36)
[2] 张滔.山区输电线路杆塔接地改造及防雷效果分析[J]. 中国西部科技. 2011(22)