摘要：输电线路是电力能源传输的重要通道，也是电力系统的重要组成部分。输电线路以架空线路为主，该线践跨距长，线路经过地区的气象环境各有不同，输电线路的雷击在电力系统雷害事故中占很大的比重。为提高电力系统的供电可靠性和电能质量，减少输电线路雷击跳闸率，合理选择防雷措施显得尤为关键。基于此，文章介绍了雷电流的形成以及主要参数，并分析了雷击故障的主要类型和具体的防雷措施。
关键词：输电线路；防雷；有效措施
1 引言
随着技术的发展我国的电网线路变得越来越负责，涉及的领域也是十分广泛的，因此保证电网的安全性和稳定性是十分重要的。高压输电线路很容易受到外界的影响，因此需要进行防雷等措施的设置，才能确保其安全的输送电压。
2 高压输电线路雷击特点分析
由于输电线路电压等级的不断提升，受外界雷害的影响越来越大，其中，110kV输电线路雷击跳闸，通常以反击为主，反击雷跳闸概率能够达到60.0%左右，超高压输电线路雷击跳闸一般以绕击为主。因为高压输电线路的绝缘水平比较低，如果雷击中塔顶或者避雷线，输电线路的绝缘子特别容易出现闪络现象。此外，高压输电线路在运行的过程当中，如果出现雷击跳闸现象，会降低电网系统的可靠性。与普通的输电线路相比较来讲，高压输电线路具有以下特点：（1）杆塔的高度与尺寸均比较大。因为杆塔高度较高，特别容易出现迎面先导现象，再加上尺寸大，暴露的面积过大，引雷半径不断增加。（2）绝缘水平比较越高。高压输电线路绝缘子越不容易引起出现闪络现象。（3）线路运行期间电压较高。输电线路导线四周空气特别容易产生离子波，对下行先导的发展产生较大影响。
3 雷击故障的主要类型
雷击将在系统中产生雷电过电压和雷电过电流。雷电过电压将危及设备绝缘甚至造成停电；雷电过电流将损坏被级物体。雷击故障的主要类型分为以下三种。1）直击雷过电压，被击中物体将产生高于正常电压的过电压。输电线路大多工作于户外，考虑实际情况的需要，如果输电线路架设较低，由于树木、道路、鸟兽和一系列人为因素，会造成线路损坏、短路等故障。所以一般高压输电线路架设的很高。但是线路高度的越高，受地理环境的影响，独立架设在空旷的山区中，遭受雷击的几率也大幅提升。当雷电击中杆塔导致绝缘子对地电位超过对导线端电位，从而形成反击。2）感应雷过电压，输电线路附件会有其他物体，当雷电击中这些物体时，由于电磁感应现象，在设备或输电线路上会形成过电压，从而击穿绝缘子，造成短路故障引起跳闸。3）高压雷电入侵波。雷电击中输电线路，雷电中的能量在输电线路中以波的形式传播，最终进入发电厂变电站，对电力系统中的设备形成过电压，危及绝缘。
4 具体的防雷措施
4.1 安装线路型避雷器
在线路上安装避雷器在镇江市广泛应用于电网防雷工作，且多在雷击概率较高及对防雷有更高需求的输电线路上，将避雷器安装在线路上，让它和绝缘子连接，若雷击电压值超过安全值能保护绝缘子不发生闪络现象，因此可以减小线路受雷击跳闸的几率，从而实现线路防雷。避雷器防雷的机理是对雷击电流有引导分流作用，使得雷击电流迅速从其装置灌入到大地或者相邻的杆塔中，镇江广泛采用的避雷器为复合型的外套式避雷器。根据模拟试验及以往防雷击数据可以得到，氧化锌材料的避雷器具有非常好的陡坡响应，几乎不存在放电延时，伏秒特性平滑，能够很好的与线路绝缘子进行配合。此外，其切断工频电流续流的能力也较强，通常续流能达到μA级别，续流时间越小则对系统产生的影响越小。金属氧化物避雷器因其优良的特性在镇江电网较大范围得到了应用，且效果较好，此种避雷器的技术也愈加成熟，积累的工程经验也越来越丰富，通常采用金属氧化物避雷器的情况有以下几种：（1）海拔较高的线路及发生闪络概率较高的线路，杆塔档距超过 600m 的杆塔，接地电阻较大的杆塔，雷云活动较多地区的杆塔；（2）杆塔所在地区地形复杂且气候较为恶劣，因土壤电阻率较高而导致的较大接地电阻以及采用其他防雷设施并不能取得较好效果的情况；（3）避雷线及架设耦合地线不能对线路导线起到较好屏蔽作用的山坡及河流地区杆塔。
图1 氧化锌避雷器的陡波响应
4.2 降低杆塔接地电阻
模拟雷云的电压值达到27.89kV时且此时雷云处在杆塔上方并不会发生闪络现象，当电压值达到29.55kV时才会发生闪络现象，故而能够得出结论，接地电阻的降低让杆塔耐电压水平提高了。某地实际输电线路的杆塔与地之间的电阻通常在15Ω-25Ω之间，通常并不会对杆塔耐受雷击能力产生影响，其中电阻较大的杆塔，其阻值较大的原因通常为：接地网腐蚀导致线路绝缘受损使得阻值变大、外力破坏导致接地装置受到破坏。由于杆塔与地之间的的电阻值对线路防雷水平有很大的影响，故而电网对在建及规划中的输电线路杆塔中接地电阻做了明确的规定，土壤电阻率不同时接地电阻要求如图2。该地电网输电线路按区域分布中有部分特殊地域杆塔与地之间的阻值通常比上图中数值要低，降低接地电阻的常用方法不仅包含在接地网络中引出导线，同时也包括如下几种方法：（1）扩大接地网（2）深埋接地网络或接地极（3）人为改善土壤电阻率（4）采用接地模块（5）采用爆破接地技术。降低输电线路杆塔接地电阻有助于提高杆塔耐雷击水平，具体使用何种方法来降低接地电阻因根据输电线路及杆塔的实际情况来选取，确保做到经济性与防雷性平衡。
图2 安装避雷线线路杆塔的接地电阻
4.3 安装侧向避雷针
在线路上安装侧向避雷器主要是为了防止绕击雷，通常在杆塔顶端安装避雷线能扩大避雷线保护范围，它的原理为在雷电放电到某种程度时，其电场变化能够被避雷针感受到，随后其将雷电电流转移到避雷针顶部，并迅速灌入大地，在此过程中线路出现的最大电场强度在避雷针顶端，与输电线路距离较远。表1为在雷云电压保持一致时，避雷针安装在不同位置的实验数据。分析上表可以发现，在输电线路上安装侧向避雷针时，线路导线及绝缘子抗雷击能力均得到了提高，提高的程度跟避雷针安装的位置、所处范围以及雷电活动范围均有关系。若避雷针设置在某一相上时，且此时雷云处在杆塔顶端位置，发生雷击活动时，雷击对象为避雷针，并且避雷针能够将雷击电流引向大地，从而避免绝缘子产生闪络的风险。此外，观察雷云位置及实验结果可以发现，避雷针保护的区域集中在杆塔顶端附近位置，若雷云在杆塔中央位置，则避雷效果就会受到较大影响。
表1同一冲击电压下不同安装位置的实验记录
4.4 注意事项
大部分的高压输电线路经过非生活区域，由于地形较为复杂，春季与秋季特别容易出现雷击现象，如果高压输电线路被雷击中，过高电压容易被激起，出现输电线路跳闸故障，降低电力系统的安全性与稳定性。若高压输电线路设备绝缘性能比较差，在雷击的同时，容易引发电流，造成严重的经济损失。故运维人员要采取科学的防雷措施。对于高压输电线路运维人员来讲，要结合输电线路运行情况，科学选择防雷技术，提升电力网络的稳定性。运维人员需要遵守因地制宜原则，结合该地区的地形条件，制定出一套科学的防雷方案，并调整高压输电线路运维计划，在保证高压输电线路安稳运行的前提下，保证输电线路中存在的不足与缺陷得到有效弥补，推动我国电网事业的快速发展。
5 结束语
为保证电能质量，提高供电可靠性，电力企业必须掌握更加先进和完善的技术，综合应用上述防雷技术，做好电力系统绝缘配合。尤其是在社会经济高速发展的今天，电力企业责任大使命光荣，必须针对直接与各行各业直接相关的配电网提高技术含量，提升电能质量，以保障电力能源的高效、安全、可靠地供应。
参考文献：
[1] 刘泽意.高压输电线路的防雷措施分析[J].决策探索(中),2019(02):55.
[2] 余振华.高压输电线路防雷措施分析及改进方法[J].低碳世界,2019,9(01):60-61.
[3] 余强.输电线路防雷现状与对策研究[J].电子世界,2018(24):107.
[4] 文建鹏.架空输电线路防雷与接地技术研究[J].技术与市场,2018,25(09):145-146.
[5] 周铁钢.高压输电线路防雷方法研究与应用[J].大众用电,2018,32(09):20-21.