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輸電線路雷擊故障的防護措施分析

文檔作者：夏義忠文檔來源：興義供電局		點擊數：	更新時間： 2021年10月15日
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2013年7月第16卷第7期貴州電力技術
2013，Vol，16，No．7 GUIZHOU ELECTRIC POWER TECHNOLOGY
專題研討
Special Repots
輸電線路雷擊故障的防護措施分析
夏義忠
(興義供電局，貴州興義562400)
摘要：從分析輸電線路雷擊故障的原因入手，探討改善和降低雷擊故障的防護措施。
關鍵詞：輸電線路；雷擊故障；防護措施
文章編號：1008—083X(2013)07—0055—03中圖分類號：TM725文獻標志碼：B
電網運行的故障以輸電線路故障占大部分，輸
電線路的故障又以雷擊故障占較大比例，據運行經
驗分析，架空輸電線路的運行故障一半以上是雷電
引起的，尤其是在山區，雷擊故障特別嚴重，因此，采
取有效的防雷措施可大大降低輸電線路的雷擊故障
發生頻率。
1 輸電線路遭受雷擊的類型及路徑選擇
1．1 輸電線路遭受雷擊的類型
輸電線路遭受雷擊有三種類型：一是雷擊于線
路導線上，產生直擊雷過電壓；二是雷擊避雷線后，
反擊到導線上；三是雷擊于線路附近或桿塔上，在線
路上產生過電壓。無論是直擊雷過電壓還是感應過
電壓，都會致使導線產生大量電荷，這些電荷以接近
光的速度(每秒約30萬公里)向導線兩邊傳播，這
就是雷電進行波。輸電線路遭受雷擊的后果，輕則
引起線路絕緣子閃絡，導致線路單相接地或跳閘，重
則引起絕緣子破裂、擊穿、斷線等事故，導致供電中
斷，危及線路安全運行。
1．2合理選擇輸電線路路徑
大量運行經驗表明，線路遭受雷擊往往集中
于線路的部分地區，稱為雷擊區、重雷區或雷暴走
廊，如山區風口及順風的河谷和峽谷等處、四周是
山丘的潮濕盆地、土壤電阻率有突變的地帶，如地
質斷層地帶、巖石與土壤、山坡與稻田的交界區、
巖石山腳下有小河的山谷等地，雷電易擊于低土
壤電阻率處、地下有導電性礦的地面和地下水位
較高處，當土壤電阻率差別不大時，例如有良好的
土層和植被的山丘，雷電易擊于突出的山頂、山的
向陽坡。在輸電線路設計及施工時，要避開以上
路徑。
2雷擊故障的防護措施
2．1架設避雷線
架設避雷線是輸電線路防雷保護的最基本、最
有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導
線，同時還具有以下作用：分流作用，以減小流經桿
塔的雷電流，從而降低塔頂電位；通過對導線的耦合
作用可以減小線路絕緣子的電壓；對導線的屏蔽作
用，還可以降低導線上的感應過電壓。通常來說，線
路電壓越高，采用避雷線的效果越好，而且避雷線在
線路造價中所占的比例也越低，一般不超過線路總
造價的10％。因此，110kV及以上電壓等級的輸電
線路應全線架設避雷線。
為提高避雷線對導線的屏蔽效果，保證雷電不致
繞過避雷線而直接擊中導線，應當減小繞擊率。避雷
線對邊導線的保護角應做小一些，一般采用200至300，
220kV及330kV線路的避雷線保護角應做到20。
左右，500kV及以上超高壓、特高壓線路都架設雙避
雷線，保護角在150及以下。為了起到保護作用，避雷
線應在每基桿塔處接地。在雙避雷線的超高壓輸電
線路上，正常的工作電流將在每個檔距中兩根避雷線
所組成的閉合回路里感應出電流并引起功率損耗。
為減小這一損耗，同時為使避雷線兼作通訊及繼電保
護通道，可將避雷線經過一個小間隙對地絕緣。雷擊
時，間隙被擊穿，使避雷線接地。
2．2采用絕緣避雷線
輸電線路的避雷線除用作防雷外，還有多方面
的綜合作用，如實現載波通信、降低不對稱短路時的
工頻過電壓、減小潛供電流、作為屏蔽線以降低電力
線對通信線的干擾等。按照用途不同，避雷線懸掛
方式有兩種，一種是直接懸掛于桿塔上，另一種是經
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萬方數據
貴州電力技術第16卷
過絕緣子與桿塔相連，使避雷線對地絕緣。
由于避雷線至各相導線的距離一般是不相等的，
它們之間的互感就有些差別，因此，盡管在正常情況
下三相導線上的負荷電流是平衡的，但在避雷線上仍
然要感應出一個縱電動勢。目前，我國新設計的超高
壓線路，一般采用絕緣避雷線以減少能耗。絕緣避雷
線在雷擊時，其絕緣層在雷電先驅放電階段即被擊穿
而使避雷線呈接地狀態，不會影響其防雷效果。
2．3降低桿塔接地電阻
避雷線與塔腳電阻相配合，在雷擊時能夠起到大
幅度降壓的作用，因此，對1lOkV及以上的輸電線路，
是一種最有效的防護措施。接地體的橫截面積及斷
面形狀對接地電阻值影響不大，因此，接地體材料的
選擇主要考慮抗腐蝕性及機械強度的需要。人工接
地體的水平敷設可采用圓鋼、扁鋼；垂直敷設可采用
角鋼、鋼管、圓鋼等。接地裝置的導體橫截面積，必須
符合熱穩定與均壓的要求。敷設在腐蝕性較強場所
的接地裝置，應根據腐蝕的性質采取熱鍍錫、熱鍍鋅
等防腐措施，或適當加大橫截面積。鋼筋混凝土桿的
橫擔和線路避雷器支架、導線橫擔與絕緣子固定部分
或瓷橫擔固定部分之間，宜有可靠的電氣連接并與接
地引下線相連。主桿非預應力鋼筋，如上下已用綁扎
或焊接連成電氣通路，非預應力鋼筋可兼作接地引下
線。在小接地短路電流系統中，如無可靠措施，預應
力鋼筋不宜兼作接地引下線。利用鋼筋兼作接地引
下線的鋼筋與接地螺母、鐵橫擔或瓷橫擔的固定部分
應有可靠的電氣連接。外敷的接地引下線可采用鍍
鋅鋼絞線，其橫截面積不應小于25mm2。
目前，降低桿塔接地電阻的方法有以下4種：
(1)接地極周圍敷設降阻劑。在接地極周圍敷
設了降阻劑后，可以起到增大接地極外形尺寸，降低
與周圍大地介質之間接觸電阻的作用，因而能在一
定程度上降低接地極的接地電阻。降阻劑用于小面
積的集中接地、小型接地網時，其降阻效果較為明
顯。降阻劑是由幾種物質配制而成的化學物品，是
具有導電性能良好的強電解質和水分。這些強電解
質和水分被網狀膠體所包圍，網狀膠體的空格又被
部分水解的膠體所填充，使它不致于隨地下水和雨
水而流失，因而能長期保持良好的導電作用。這是
目前采用的一種較新和積極推廣應用的方法。
(2)采用爆破接地技術。爆破接地技術是近年
發展起來的降低接地電阻的新技術，通過爆破制裂，
·56·
再用壓力機將低電阻率材料壓入爆破裂隙中，從而
起到改善很大范圍的土壤導電性能的目的，相當于
大范圍的土壤改良。
(3)采用多支外引式接地裝置。如接地裝置附
近有導電良好未凝凍的河流湖泊，可采用此法。安
裝時，必須考慮到連接接地極干線自身電阻所帶來
的影響，因此，外引式接地極長度不宜超過lOOm。
(4)采取伸長水平接地體。結合工程實際運用，經
過分析，結果表明，當水平接地體長度增大時，電感的影
響隨之增大，從而使沖擊系數增大，當接地體達到—定長
度后，再增加其長度，沖擊接地電阻也不再下降。
2．4裝設線路避雷器
加裝避雷器后，當輸電線路遭受雷擊時，雷電流
的分流將發生變化，一部分雷電流從避雷線傳人相
鄰桿塔，一部分經塔體人地，當雷電流超過一定值
后，避雷器動作加入分流。大部分的雷電流從避雷
器流人導線，傳播到相鄰桿塔。雷電流在流經避雷
線和導線時，由于導線間的電磁感應作用，將分別在
導線和避雷線上產生耦合分量。因為避雷器的分流
遠遠大于從避雷線中分流的雷電流，這種分流的耦
合作用將使導線電位提高，使導線和塔頂之間的電
位差小于絕緣子串的閃絡電壓，絕緣子不會發生閃
絡，因此，線路避雷器具有很好的鉗電位作用，這也
是線路避雷器進行防雷的明顯特點。
2．5架設耦合地線
在降低桿塔接地電阻有困難時，可采用架設耦
合地線的措施，即在導線下方再架設一條地線。它
的作用主要有以下兩方面：一是增大避雷線與導線
之間的耦合系數，從而減少絕緣子串兩端電壓的反
擊和感應電壓的分量；二是增大雷擊塔頂時向相鄰
桿塔分流的雷電流。在導線下方架設耦合地線的分
流和耦合作用，使線路耐雷水平提高，不僅減少反擊
跳閘次數，也減少了一相導線繞擊后再對另一相造
成反擊跳閘的機率。運行經驗表明，耦合地線對減
小雷擊跳閘率的效果是明顯的，尤其在山區的輸電
線路其防雷效果更好。
3雷擊故障跳閘后迅速恢復供電的措施
防止輸電線路停電，就是使輸電線路建立工頻
電弧后不中斷電力供應，采取的措施是裝設自動重
合閘、雙回路線路采用不平衡絕緣方式等。
萬方數據
第7期夏義忠：輸電線路雷擊故障的防護措施分析
3．1裝設自動重合閘
在一定的運行條件下，線路雷擊跳閘是不可避
免的，但應限制在一定范圍內。重合閘裝置是作為
線路防雷的一項重要措施，提高重合閘裝置動作的
可靠性，可有效地保證雷擊跳閘后的供電可靠性。
3．2采用不平衡絕緣方式
雙回線路雷擊同時跳閘次數約占總雷擊跳閘次
數的70％，為此應盡量減小雷電反擊造成的同塔雙
回線路同時跳閘率(雷電繞擊因雷電流較小，一般
不會造成雙回線路同時跳閘)，可在原有同塔雙回
線路桿塔上采用不平衡絕緣方式，即在其中一回線
路上增加2片絕緣子，來提高該回線路的耐雷水平，
而另一回線路保持原有絕緣水平不變。這樣，雷擊
桿塔時弱絕緣的一回線路先閃絡，閃絡后的導線又
相當于地線，增加了對強絕緣回路導線的耦合作用，
進一步提高強絕緣回路的耐雷水平，使其不跳閘，保
證線路的連續供電，提高雙回線路的供電可靠性。
4結束語
總之。影響架空輸電線路雷擊故障跳閘的因
素很多，有一定的隨機性和復雜性，要解決雷擊
問題，必須深入分析雷擊故障的原因，認真調查
并充分了解地理、氣象及線路運行等各方面情
況，核算線路的耐雷水平，考慮防護措施的安全
性、可行性、工作量及效果等方面因素，通過加強
對雷電的監測和預防，結合實際情況，有針對性
的采取防雷措施，實踐證明，雷擊故障是可控的，
有效降低雷擊跳閘率是可行的。
參考文獻：
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收稿日期：2013—01—22
作者簡介：
夏義忠(1981一)男，本科，助理工程師，現主要從事電網基建
工程管理工作。(本文責任編輯：巫嬋娟)
Analysis Oil Ughthing fault protection measures for transmission line
Xia Yizhong
(Xingyi Power Supply Bureau，Xingyi 562400 Guizhou，China)
Abstract：In the p印er，from the咖s鶴of transmission line lightning fault，the protection蝴ures to reduce lightning fault WilS discussed．
Key words：transmission line；lightning fault；protection Ineasu_re
(上接第65頁) [3]輸變電常用標準匯編．高壓開關卷[M]．中國標準出版社，
2001．轉．
參考文獻：
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Ⅲ 刪．高譬?離開關的維護及故障處理Ⅲ．黑龍江科技信凰建設主術喜：蘭Z 卜男’大專’助理工X篇丟譬翟2008(22)：9，135． ～～?一～ ～?’ 一’’ ?
Discussion on performance of high voltage switch
WangTao
(ZIlIIyi Power Supply Bureau，Zunyi 563000 Guizhou，China)
Abstract：From the main structure and type of hit6 voltage switch，the main performance and l】se of high voltage swi油慨introduced．
Ⅲl刪曲the蘆00嘲of electric aIc generation and extinguishment，the simple麟血lgI血11iI唱a地tmciple and way慨鋤蜊．Then，the nulnbets
of switch fault tri眺and overhaul叫0d8 were suninlariT劃．From ten aspects，advertcnt quegtions of high voltage switch were discussed．
Key words：high voltage switch；structure and type；nameplate；alternating current a．113

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