摘要：变电站是构成电力系统的重要组成部分，变电站之间的联系主要依靠输电线路。在我国广袤的大地上纵横交错着高压输电线路，以达到远距离输电、维持不同区域电网之间联络和保障大电网稳定运行的作用，因此维护电力系统中高压输电线路的长期稳定运行则显得尤为重要。目前，高压线路的防雷研究主要分为两个方向：一是关于雷电原理的研究，即通过模拟雷击的放电来研究避雷器的工作原理和进行相应的改进工作；二是关于防雷措施的研究，即在已有的技术条件下进行优化配置以达到防雷的目的。
关键词：高压架空；输电线路；防雷措施
一、高压输电线路在防雷上的意义及原则
高压输电线路多经过空旷和非生活区，而对于西藏等地形、地貌、气候复杂的高原地区，秋春两季尤其是雷击、雷暴的高发时间和区域，一旦高压线被击中，过高电压就会被激起，输电线路因此造成绝缘子击穿损坏或者断线进而引发跳闸故障，造成电力系统无法预计的电力损失。此外，如果设备的绝缘性和抗压力预设不达标，雷击还会引发电流问题，带来经济损失和人身安全的危害。因此，对高压输电线路防雷的多种举措不可缺少，在防雷技术上深入进行分析和研究，并从实际出发加以科学应用，可最大化减少在人力、物力、财力损失和安全上的事故概率与频率，保障电网的安全正常运行和运行效率。对于高压线防雷的基本原则大同小异，都需要根据区域地形、气候等条件特点，因地制宜，制定出一套综合有效方案，保护和保障高压线路的安全运行。此外，对高压线路进行全面的精准评估，查漏补缺地做好对高压输电线路存在问题的处理工作。
二、雷击放电过程
（一）放电原理
带电荷的雷云是造成雷击放电的主要因素。雷云是由强大的潮热气流上升到稀薄的大气层冷凝形成的。当穿越云层时，水滴被撞击分裂，其中分裂出的水沫带负电，质量较轻，上升至云层上端形成带负电的雷云。其余的水滴带正电，凝聚成雨。雷云会在地面上感应出大量的正电荷，产生强大的电场，电场内部的电位差较大时可以达到几十兆伏。若带有强大场强的雷云继续扩大运动，当雷云覆盖区域内的空间电场强度大于常规情况下大气游离放电的临界电场强度值时，就在云间产生强烈的火花放电。最大可产生几百千安的瞬间电流，并伴随着强烈的光合热，形成闪电雷鸣。
（二）瓷瓶击穿放电的原理
为保障输电线路的稳定运行和对地的安全距离，电压等级越高的输电线路对运行条件的要求就越苛刻。为保障高压输电线路对地绝缘，通常在输电线路与杆塔之间采用绝缘子串进行连接和支撑。当绝缘子或瓷瓶破损时会影响输电线路运行的可靠性，严重时会导致导线断裂，不仅影响电网稳定运行，还威胁到周围的人身和财产安全。在雷击放电过程中，绝缘子或瓷瓶相对于其它元件更易遭到破坏。当雷电击中高压输电线路时，线路会瞬时产生巨大的电压波动，从而影响附近的电厂或变电站。当在绝缘子边缘的电场发生变化且电场强度足够高时，绝缘子绝缘遭到破坏就会形成对应的导电通路，流过的大量电流使得瓷瓶急速升温，导致其烧融或自爆。在这一过程中，绝缘子的击穿瞬间会引起线路的直接跳闸，对附近的电厂或变电站里面的设备也会造成损伤。对线路及厂站的安全稳定运行造成影响，因此在避雷措施的研究中需要重视绝缘子被击穿或破损引起的跳闸。
三、常见的防雷措施
（一）安装多段避雷装置
多段避雷装置是目前我国在输电线路上广泛使用的避雷装置，地形复杂的高原和山区尤为适合。若干个这一装置被均匀安装在大的电极，从而形成一个电场电极。在雷电气象时，这种避雷器会使尖端电荷在分布上发生改变，对向下发展的电荷形成限制，从而有效避免被保护的电力设施遭受雷击。与传统避雷器相比，这一装置不是引雷，而是对“上行雷”和“下行雷”起到抑制作用，在实际的使用检验中，证实该种新设备具有机械结构稳定、使用寿命长、免维护、良好的防雷作用等特点。
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（二）增加地线侧向避雷装置
对于高压输电线路，避雷线是最基本也是最为有效的装置，而且高压输电线路等级越高，防雷效果就越好，装置的造价也越低。避雷线对高压输电线路可以起到防止被雷直接击中，继而损毁电力系统的保护作用;对被雷击中的高压线可以进行分流，从而减小通过杆塔的电流，保护高压线路;对导线起到屏蔽作用，降低感应电压。这类避雷线更好适用于平原地区。
（三）对高压线路要提高其绝缘水平
35KV高压输电线路系统属中性点的不接地系统，因此极易被雷击中，形成大气过电压，导致单相闪络接地现象，但开关不会跳闸，当两相绝缘子出现闪络后，可形成弧光接地短路，则会出现跳闸，因此合理提高线路绝缘水平，安装避雷装置以及自动重合闸装置，以更好地保护高压线路与电力系统的正常稳定运行。对未安装避雷线的地段，直线杆塔的杆型为上字型三角排列，在中相安装3片具体的XP－7型悬式绝缘子，在两边相安装4片XP－7型绝缘子，这样可以形成绝缘差异，如果线路遭受雷击，中相绝缘就会变得比较低，首先进行闪络，随后进行放电接地，经过闪络之后的中相导线，就可以看作是一条接地线，两边线的耦合作用得到有效增加，边相就不会再发生绝缘闪络，弧光短路也不会发生使线路开关出现跳闸的情况。
（四）装置长针金属避雷器
位于河道或山脚的杆塔，如果没有安装避雷线，则其周围土壤电阻率就会较高而易遭直击雷危害。因此，在杆塔顶部装置长针金属消雷器或35kV氧化锌避雷针，对于高压输电线路的避雷和防雷会起到很好的保护作用。
（五）降低杆塔接地电阻
根据雷击产生机理可知，通过降低雷击过程中杆塔与输电线路的电压就可减小雷击危害。而在降低杆塔电压方面，架设架空防雷接地线不是唯一的有效办法，还可采用降低杆塔接地电阻的办法。目前，降低杆塔接地电阻主要包含以下几种办法：（１）使用降阻剂。降阻剂是采用物理或化学的办法降低金属的电阻，从而改变线路杆塔的电阻。其主要优点是实用性强，在一般情况下都可较好地降低金属的电阻，便于广泛的推广应用。目前的降阻剂分为物理和化学降阻剂：物理降阻剂的制作成本高且不便于大范围使用；而化学降阻剂参入了一定的酸碱物质，可能腐蚀杆塔。（２）采用爆破接地技术埋入接地体。该技术类似于变电站接地网接地极的铺设，通过爆破的方式在杆塔基础下方开凿对应的接地极深坑，通过将接触面积大且电阻率较低的导体埋入土壤中从而达到增加土壤接触面积、降低接地电阻的目的。
（六）重点地段的保护措施电力系统最为重要的设备和关键节点为系统中的变电站和电厂。对于高电压等级的变电站和电厂的升压变电站，雷击发生在距离场站１ｋｍ以内的输电线路上和直接雷击在变电站设备上的危害性基本没有差别，因此变电站的避雷不仅涉及到变电站内，也涉及到邻近的近区线路。在变电站近区，一般１ｋｍ以内的输电线路必须要达到特定的耐雷水平。
四、结论
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]孙广慧，王俊丰，彭海涛.中压配电网架空线路差异化防雷策略研究[J].广东电力，2012(6):35-38.
[2]阮羚，谷山强，赵淳，等.鄂西三峡地区220kV线路差异化防雷技术与策略[J].高电压技术，2012(1):157-166.
[3]陈晋毅.输电线路防雷差异化设计与应用[J].科协论坛(下半月)，2011(12)：37-38.
[4]刘刚，唐军，季严飞，等.珠江三角洲地区雷电时空分布规律的统计研究[J].电网与清洁能源，2011(11)：13-19.
论文作者:沙沛东
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/12
标签：线路论文; 防雷论文; 杆塔论文; 高压论文; 绝缘子论文; 变电站论文; 避雷线论文; 《电力设备》2017年第22期论文;