谢宇鹏
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摘要：随着我国社会经济化发展，人们的生活水平以及物质文化生活越来越高，这就意味着人们对于电能的需求越来越高，并且对于电力系统的安全性也越加重视。近些年来，架空输电线路遭受雷击的现象十分严重，对于架空输电线路造成一定程度的破坏，因此，对架空输电线路防雷措施的研究愈发重要。
关键词：架空输电线路；防雷；措施
0引言
维护架空输电线路的稳定及安全运行对日常用电及工业用电有着极其重要的作用，因此对维护架空输电线路稳定运行方法的研究显得尤为重要。在大多数自然灾害中，雷电打破架空输电线路稳定运行状态的可能性相对较大，其对架空输电线路造成的损害也较为严重。这主要是因为架空输电线路通常以横竖交叉的形式在大范围空旷场地进行建设，且离地较高，容易引来雷电攻击。雷电击中架空输电线路后会在其上产生雷电过电压，该过电压对输电线路的冲击较大。为保护架空输电线路，当其出现过电压时，一般会采取断电措施，但这会打破电力系统平稳运行的状态，从而造成巨大的经济损失。根据架空输电线路承受雷击的水平以及雷击后跳闸概率的大小可以判断架空输电线路耐雷性能的高低。为了提升架空输电线路的耐雷性能，可采取架设避雷线等措施。在选择雷电防护措施的过程中，应对各类措施的优缺点进行系统性分析，从而发挥其最佳性能。
1进行架空输电线路防雷与接地设计的必要性
（1）架空输电线路的组成基本包含了杆塔、架空地线、绝缘子串、导线以及接地装置等部分。在架空输电线路中，绝缘体将输电线路固定在杆塔上，是确保电力传输质量的关键设备。架空输电线路的运行环境较为特殊，是在完全露天的情况下运行，很大限度上会受到来自自然环境方面的影响，尤其是在风雨雷电等天气情况下，若是缺乏必要且有效的防雷电措施，很容易造成架空输电线路发生跳闸故障，从而影响整个电力线路的正常运行，影响电力输送。根据以往的故障经验统计，在架空输电线路的正常运行中，因为雷击而造成的线路跳闸现象占总跳闸故障的比例高达2/3。
（2）在架空输电线路广泛应用的当今社会，保障架空输电线路的安全运行是当今工作的重点内容，必须做好输电线路的防雷击设计，避免因雷击导致的输电线路跳闸现象。同时在架空输电线路的防雷击设计中，对接地进行特别设置是必不可缺的，要重视对接地装置的设计，使架空输电线路能够具备良好的防雷击功能。
（3）此外，杆塔接地装置是架空输电线路接地设计中的重要组成部分，能够发挥很好的雷电导流功能，促使雷电能够以杆塔作为导体流向地面，进而确保杆塔上的绝缘装置能够得以保障，从而避免因雷击而造成的线路跳闸故障。因此，对于架空输电线路的安全稳定运行来讲，对输电线路的防雷及接地进行科学设计是至关重要的，做好防雷击和接地设计能够有效地提高架空输电线路的防雷击能力，确保输电线路能够安全稳定运行。
2雷电放电概述
雷电作为常见的自然现象，在电力系统中会引起超过正常电压很多倍的雷电过电压，它是造成电力系统故障的主要原因。雷电放电所产生的雷电流流过输电线路将引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应，从而对输电线路安全稳定的运行产生巨大的威胁，所以在设备投入运行之前要进行运行截面的选择、设备的稳定性、开断能力、关合能力等一系列校验。从气体放电的特性来看，雷电属于一种超长空气间隙的火花放电过程。在设备实际运行时，雷电流具有极性效应，设备可当作棒极，雷云相当于板极。根据雷电放电的三个阶段，可将雷电流绘制成标准雷电流波形进行分析。
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加强架空输电线路绝缘水平
防雷和绝缘密不可分，加强绝缘不仅仅能达到避雷效果，并且还能够有效提高人们生活安全以及用电安全。在架空输电线路中可以通过增加绝缘子的数量来获得加强绝缘水平的效果，并且在架空输电线路中的接地电阻越低，那么绝缘水平效果就越加明显。即使是在不能够实现降低接地电阻的架空输电线路中，通过增加绝缘子的片数其耐雷也能够有效提升6kA左右。一般来说，在架空输电线路中所采用的绝缘子是有机合成的绝缘子，通过大量的研究表明，有机合成的绝缘子比陶瓷以及玻璃绝缘子的性能相对差些，但是在有机合成的绝缘子中含有不击穿结构，当输电线路受到雷击后，能够有效预防雷击放电进而产生不可逆现象发生，绝缘效果非常明显。因此，在受到雷击率高以及雷击很强的地区都会运用有机合成的绝缘子，有效加强架空输电线路的绝缘水平。
4.2合理安装避雷器及其避雷线
在架空输电线路中，可以通过合理安装避雷器来达到防雷效果。在架空输电线路中安装避雷器，这样当输电线路遭受到雷击现象时，雷击放电就会产生分流的现象，一部分的放电电流就会通过避雷器传输到附近的塔杆中，然后通过塔杆将放电电流传输到地中，如果雷击放电量超过定值，那么避雷器就能够将放电电流分成分流，传输到附近的塔杆中。当雷击放电电流通过避雷器以及导线时，放电电流能够受到导线中电磁感的影响，进而使得放电电流在避雷器以及导线中产生耦合分量现象，并且避雷器的放电分流要远远超过避雷线的放电分流，而分流产生的耦合分量现象能够促使导电电位提升，这时候绝缘子的闪络电压就会大于导线与塔杆顶之间的电位，所以绝缘子就不会发生闪络现象，故而，输电线路避雷器具备非常良好的供电箱作用，而这种作用也是在输电线路中安装避雷器实现防雷的一大特点。
避雷线是架空输电线路最为常见的防雷措施，在架空输电线中安装避雷线能够达到以下效果。其一，能够有效避免雷电直接击中相线。其次，当雷电击中塔杆顶时，能够使得雷电发电电流产生分流的现象，减少雷电发电电流流入塔杆现象。其三，能够屏蔽导线，进而有效降低导线感应电压。随着电力事业不断的发展，避雷线的效果并没有特别明显，并且在低电压输电线路中避雷线并没有起到很好的作用，所以避雷线更多的运用在高电压输电线路中。
4.3使杆塔接地电阻降低
在架空输电线路防雷措施中，降低塔杆接地电阻是非常有效防雷措施，并且是非常经济的防雷手段。在架空输电线路中降低接地电阻有以下几种方式。
（1)在架空输电线路中要充分的利用架空输电线路的自然接地。那么在接地施工过程中，要充分并且有效的运用混凝土结构中的钢筋骨架以及金属结构物等自然接地体，这种情况下是降低接地电阻的有效方式。
（2)引进接地装置设施。可以在塔杆所在位置以及架空输电线路附近有水平敷设的位置上引进接地装置设施。并且由于引进接地装置设施的经济费用较低，不仅仅能够达到降低接地电阻的效果还能够使得冲击接地电阻降低，获得有效防雷作用。
（3)土壤电阻率的改善。土壤电阻率与接地体的接地电子紧密相关，故而可以将接地体四周的土壤电阻率加以改善，进而使得接地电阻降低，达到防雷效果。首先，可以运用换土的方式改善土壤电阻率。简单来说，就是将接地体四周电阻率高的土壤运用电阻率低的土壤替换，进而使得接地电阻降低。这种方式虽然十分有效，但是施工工作量大，费用高。在运用换土法降低接地电阻时一定要保证电阻率降低、性能稳定以及腐蚀几率小的特点。
4.4调整绝缘子爬电距离
调整线路绝缘子爬电距离也能对架空输电线路的雷电防护起到一定作用，选择合理的调整方式尤为重要。调整绝缘子爬电距离的方式为：将绝缘子上的绝缘片片数增大到一个合理的数值；改变架空输电线路上装配的绝缘子类型。不同类型的绝缘子对架空输电线路绝缘子爬电距离的调整效果有着较大的区别，因此在对其调整之前应充分了解绝缘子的相关特性。通过合理调整绝缘子爬电距离，可以提高架空输电线路的最大击穿电压以及整条线路对雷击的耐受能力，从而提高架空输电线路的绝缘能力。需要注意的是，在利用该方法实现对架空输电线路雷电防护的同时，应使架空输电线路及变电站的绝缘能力保持基本一致。若未达到这一条件，雷击于架空线路后产生的电波有可能对变电站设备造成破坏，进而造成巨大的经济损失。因此，对架空输电线路绝缘能力的提升应保持在合理的范围之内，否则将会打破电力系统各组成部分之间的平衡状态，这对电力系统的平稳运行也是极为不利的。
4.5加装保护间隙
对架空输电线路的雷电防护不能只通过阻塞的方式来实现，也可采用“疏导式”防雷保护作为“堵塞式”防雷措施的有力补充，如在架空输电线路上装配并联保护间隙。并联间隙应在装配于各绝缘子之间，从而使得雷电击于架空输电线路时产生的闪络发生在并联间隙中，进而使雷电对线路的损伤降到最低。在装配保护间隙时，需要保证架空输电线路上的绝缘子长度大于招弧角。在这一条件下加装保护间隙能对工频电弧的疏通引导起到较好的作用，同时能促进工频电场的合理化改进。由此可以看出加装保护间隙能够较好地以另一种方式实现对架空输电线路的雷电防护，且为输电线路的雷电防护提供了一种新的思路。
结束语：综上所述，架空输电线路的安全与稳定受到线路环境、线路设计以及线路施工等诸多因素的影响，对于架空输电线路的性能提升也会产生不利影响，因此，需要结合施工实际做好相关因素的考量，并有针对性地进行架空输电线路的防雷及接地设计。由于所有的防雷措施都离不开接地，因此，做好接地设计是至关重要的，要做好架空输电线路防雷设计的保护工作，确保接地装置的完整性，保护好绝缘线路相关设备，减少雷电对线路的影响，从而最大限度地保证架空输电线路的正常安全运行。
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