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输电线路防雷技术应用与探讨

摘要：本文介绍了输电线路雷击故障的几种情况，分析雷击故障的原因，结合近年来针对线路防雷采取的一些技术措施及应用情况进行了探讨，同时对下一步防雷技术应用研究和完善提出了一些见解。

关键词：输电线路；雷击；防雷；技术措施

前言

2007-2011年****输电线路雷击跳闸情况汇总

时间

类型

2007年

2008年

2009年

2010年

2011年

跳闸总数

26

21

36

40

41

雷击跳闸次数

9

7

22

15

20

雷击跳闸率〔%〕

34.62

33.33

61.11

37.50

48.78

从上表可以看出，近年来输电线路雷害引起输电线路跳闸故障一直占有较高的比例，也是困扰输电线路运行维护单位一个重要难题。因此，有必要对输电线路防雷技术的应用进行研究、探讨，减少因雷害引起输电线路跳闸次数，确保油田电网平安、可靠运行。

二、输电线路遭受雷击的几种情况

雷击，实际上就是雷云电荷向大地的突然渲泄，当雷电作用于输电线路上，将造成冲击过电压。因这种过电压是由于大气中的雷电作用引起的，故称之为大气过电压，又由于这种过电压的能量是来自电力系统外部，故又称之为外部过电压[1]。

大气过电压可分为两种，一种是雷电直击于输电线路为直击雷过电压，另外一种是雷电击于输电线路附近，由于电磁场的剧烈变化，在电力线路或电力设备上因感应而形成的感应雷过电压。感应过电压的幅值通常不超过500kV，因此只对35kV及以下输电线路的绝缘有危险。而110kV输电线路绝缘的50%冲击放电电压u50%已经到达700kV，其本身已可承受感应过电压的作用，故**管辖内110kV输电线路发生雷害时一般为直击雷过电压。

直击雷过电压通常发生于杆塔顶部、避雷线档距中央、导线上。直击雷过电压按照雷击线路的部位不同，又可分为还击、绕击雷电过电压两种情况。

1、还击雷电过电压

雷击线路杆塔或避雷线时，雷电流通过雷击点阻抗使得该点对地电位大大升高，当雷击点与导线之间的电位差超过线路绝缘的冲击放电电压时，会对导线发生闪络，使导线出现过电压，由于杆塔或避雷线的电位〔绝对值〕高于导线，因此称之为还击。当雷电流击中输电杆塔塔顶时，大局部雷电流沿杆塔流入大地，由于杆塔、避雷线波阻抗及接地电阻的存在，雷电流流过杆塔进入大地时，会在杆塔上产生很大的压降，使塔顶、横担的电位陡升。当绝缘子串两端所承受的电位差超过其冲击闪络电压时，绝缘子串发生闪络，导致输电线路发生接地故障。

2、绕击雷电过电压

雷电直接击中导线〔无避雷线〕或绕过避雷线〔屏蔽失效〕击中导线，直接在导线上引起过电压，这种形式的雷击通常称为绕击。当雷电流直接击中输电导线时，由于大量雷电流注入，导致输电线路对地电压陡升。当绝缘子串两端承受的电位差大于绝缘子串冲击闪络电压时，绝缘子串发生闪络，导线通过杆塔对地放电。绕击发生时，雷电流首先直接作用于导线。因此绕击时导线的电流行波全部为雷电流分量，不存在类似还击的电磁耦合分量。

三、目前电网防雷技术措施的应用

〔一〕全线架设避雷线

架设避雷线是输电线路最根本的防雷措施，避雷线可降低输电线路绝缘所承受的过电压幅值。当雷电直击于输电线路时，避雷线将雷电流引入大地，由于接地电阻值大小有所不同，因而在杆塔顶造成不同的电位[2]。

雷云放电将引起线路感应过电压Ug，Ug与主放电点电流幅值I及挂线高hd成正比，于雷击点的距离成反比。无避雷线的输电线路感应雷为：

Ug=ahd

当有避雷线时，对导线就有屏蔽作用。雷电波在避雷线中传播时，与避雷线平行的导线在避雷线的电压波磁场内，由于耦合作用获得一定的电位U2，U2=KU,K为耦合系数。

由于避雷线的屏蔽作用，输电线路上的感应电压为：

Ug=ahd〔1-K〕,

式中：a—系数，其值等于以kA/μs为单位的雷电流平均陡度。

K—线间耦合系数。

从上两个公式可以看出，在a、hd为固定值时，装设避雷线可降低感应过电压Ug，因此****从1989年开始对管辖内所有35kV线路的避雷线全线路封闭，减少雷电直击率。

避雷线保护导线范围用保护角表示，通常将避雷线与外侧导线的连线和避雷线对地垂直线之间的夹角a成为保护角。

单根避雷线保护角两根避雷线保护角

单根避雷线保护范围可由作图法确定:

〔1〕由避雷线向下作与其铅垂面成25°的斜面构成上部空间；

〔2〕在h/2处转折，在地面上水平距为h的直线端相连的斜面构成下部空间；

〔3〕空间中高度为hx的水平面即为对应的避雷线两侧保护范围。

当hx≥h/2时，rx=0.47〔h-hx〕P

当hx＜h/2时，rx=〔h-1.53hx〕P

式中：rx—保护宽度；

h—避雷线悬挂高度；

P—高