摘要：随着社会经济的不断发展，用电需求量越来越大，对供电系统安全性和稳定性的要求越来越高。高压输电线路在整个供电系统中占有重要的地位，其运行的稳定性和安全性将会直接影响供电系统的正常运行。
关键词：高压输电线路；防雷措施；应用
高压输电线路是电力能源传输的媒介，它是电网安全运行与分配的重要组成部分，输电线路的稳定运行对于电力系统至关重要。如果输电线路的电压等级提高，对应的塔杆高度和线路尺寸逐步增加，使得输电线路越来越容易受到自然灾害的影响，尤其是雷击现象。在我国因雷击导致的线路跳闸占比为35%以上，在日本为50%以上，美国和俄罗斯均达到60%。因此如何防范雷击对输电线路的影响对于提高电力系统的稳定性具有重要意义。
1输电线路雷击放电原理
我们都知道雷电打击事故的发生是由于雷云带电导致的，但目前在学术界还无法对雷云带电的原因进行解释。因为不同的人对雷云带电原因的解释是不同的，目前还没有统一的解释。但雷云放电产生的电流是非常大的，根据统计数据发现，一般情况下，雷云放电产生的电流可以达到几十千安，如果放电情况比较严重，产生的电流甚至可以达到几百千安。如果强大的电流延伸到地面上，将会带来较为严重的后果。下面将具体介绍雷电过电压的形成过程。先来介绍雷电压和雷电流的形成过程。虽然雷电现象形成的过程是比较复杂的，但可以将其简单地理解为电磁波的传播过程。雷电在击中导线以后，雷电流会沿着两路前进，在其前进的过程中还会伴随有电压行波，这二者构成了电磁波，电磁波在传播的过程中是以光速前进的。电压行波和电流行波在传播的过程中会涉及到波阻抗。所谓的波阻抗其实就是电压行波和电流行波的比值。通常来说，波阻抗的数值为300欧。如果雷电击中杆塔的顶部，而塔脚接地电阻的阻值又是比较小的，则会产生反射现象。一般来说，雷电过电压有两种形式：一种是雷电感应过电压；另一种是直击雷过电压。首先，介绍雷电感应过电压。在雷雨天气中，雷电直接击中高压输电线路的概率是比较小的，通常来说雷电会击中高压输电线路周围的空地或者是击中避雷针、杆塔等。在雷电打击的过程中，在电磁感应的作用下，高压输电线会产生过电压，而这种现象就被称之为感应过电压。根据相关的统计数据发现，感应过电压一般在500～600千伏之间，很少会超过600千伏。因此，对于一般的高压输电线路来说，在产生感应过电压时是不会出现闪络的。如果高压输电线上有地线，在发生雷电打击时地线会起到一定的屏蔽作用，进而可以降低感应过电压的数值。如果雷电击中的是避雷针或者是杆塔的塔顶，则会形成雷电反击过电压，其具体的数值和杆塔的高度、类型等有很大的关系；其次，介绍直击雷过电压。如果雷电直接击中了导线，则会产生直击雷过电压。
2高压输电线路存在的防雷安全隐患及主要原因分析
2.1输电杆塔接地安全问题
输电线路雷击闪络是由雷云放电造成的过电压通过线路杆塔建立放电通道，导致线路绝缘击穿，这种过电压也称为大气过电压，可分为直击雷过电压和感应雷过电压。雷击主要是通过建立一个放电泄流通道，从而使大地感应电荷中和雷云中的异种电荷，因此雷击和接地装置的完好性有直接的关系，降低杆塔接地电阻可以有效提升输电线路的防雷水平。
2.2绝缘配置不足配置使用问题
高压输电线路的配置问题也是高压输电线路存在安全隐患的重要原因。绝缘配置是高压输电线路中的重要装置，起着防止电流回流的情况发生，是高压电路输电线路中必不可少的作用。一旦绝缘配置不能起到其应有的作用，会导致高压输电线路发生跳闸情况，出现安全隐患。一旦绝缘配置脱落，或高压输电线路直接裸露在外，就会是高压输电线路易遭受雷击，造成更大的安全隐患，由于绝缘配置脱离或线路长期裸露在外，会使线路老化，一旦发生雷击也会给高压输电线路造成安全隐患。
2.3高压输电线路使用的避雷针存在问题
在高压输电线路设计的过程中就应考虑到防雷问题，但如果在设计时忽略了杆塔的保护角，同样会增大闪络出现的次数，因为设计的杆塔保护角无法满足防雷的需要，进而影响了防雷的效果。因此，在高压输电线路设计时必须要重视避雷针的设计。但避雷针自身存在一定的局限性，在发生雷电打击事故时，无法有效保护高压输电线路。
3高压输电线路综合防雷措施的应用
3.1影响高压输电线路防雷水平的因素
影响高压输电线路防雷水平的因素是比较多的，主要有杆塔的接地电阻、线路档距、杆塔的高度等，下文将对此进行具体的介绍。
3.1.1杆塔的接地电阻
杆塔雷电冲击电位的高低和杆塔接地阻抗有一定的关系，高压输电线路耐雷水平随着杆塔接地电阻的增加而降低。在发生雷电打击事故时，避雷线和输电导线的波阻抗要比杆塔接地电阻的阻值大。因此大部分的雷电流都会流入到大地中，只有一小部分会流向附近的杆塔。输电线耐雷水平和杆塔接地电阻之间的关系如图1所示：
图1 耐雷水平随接地电阻的变化
3.1.2线路档距
在发生雷电打击事故时，线路档距将会影响雷电波传播的时间。因为雷电波会沿着输电线路进行传播，在传播时线路档距决定传播的时间。在其他条件不变情况下，随着线路档距的增加，线路的耐雷水平也会增加。但当档距增加到一定程度以后，线路耐雷水平就不会再变化了。
3.2绝缘方面
近几年来，由于绝缘装置受损而导致高压输电线路遭受累积的现象也是经常发生的，而且由于绝缘装置受损导致线路跳闸的频率也在升高。这就需要在输电线路的绝缘装置方面，保证生产质量。并且要不定时的检查高压输电线路的绝缘装置，把损失降低到最小。
3.3线路方面
在线路方面装设避雷器是高压输电线路综合防雷措施中的一项最基本的措施。装设避雷器的主要作用就是防止雷直接击中高压输电线路中的导线。虽然避雷线的设置有利于高压输电线路的防雷，但是在一定的区域，避雷线是起不到直接作用的，所以，在一些地方或者是角落就很有必要装设避雷器。避雷器要装设在特别容易遭受雷击的输电线路位置，来降低雷击的频率，保证安全。
3.4预先放置电棒和负角保护针
通过放置电棒能够减小导、地线的间距，增加耦合系数。从而降低输电杆塔对雷击的分流作用，能够有效改善电压分布，增加导线、绝缘子对地的电容情况。而负角保护针是在安装在线路边缘的避雷针，降低临界击距。预先放置电棒和负角保护针具有价格便宜操作简单的特点，能够在输电线路中获得很好的应用。
3.5装设可控避雷针
可控避雷针是预防直击雷的一种较为常见的装置，由于可控避雷针具有良好的防雷效果，实用性强，现阶段我国的可控避雷针已经大量应用，通过可控避雷针能够有效的降低雷频杆塔直击雷故障的发生。
结束语
通过对雷击的机理进行研究，总结和分析了影响输电线路的各种影响因素，并给出了常用的防雷措施。架设避雷线是最常用、效果明显且经济的方式。降低接地电阻对于降低雷电压，减少冲击波的危害，并给出不同输电电压最优阻值。针对具体的情况，选择合适的防雷措施，可以大大地减小雷击带来的危害，提高输电的可靠性。
参考文献
[1]张永晴.高压输电线路综合防雷措施探讨[J].中国高新技术企业.2016（32）.
[2]詹铭，刘捷，曹宁，谭卫成，王洪新.高压架空输电线路防雷措施与应用[J].广东电力.2012（04）.
[3]洪沿明.高压输电线路综合防雷技术应用探究[J].企业技术开发.2013（Z2）.
论文作者:孙鹏辉,高成功
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/26
标签：线路论文; 过电压论文; 杆塔论文; 高压论文; 雷电论文; 防雷论文; 避雷针论文; 《电力设备》2017年第28期论文;