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輸電線路雷擊故障的防護(hù)措施分析

文檔作者：夏義忠文檔來源：興義供電局		點擊數(shù)：	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(shù)
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(hù)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(hù)措施。
關(guān)鍵詞：輸電線路；雷擊故障；防護(hù)措施
文章編號：1008—083X(2013)07—0055—03中圖分類號：TM725文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B
電網(wǎng)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(jù)運行經(jīng)
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(qū)，雷擊故障特別嚴(yán)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(fā)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(dǎo)線上，產(chǎn)生直擊雷過電壓；二是雷擊避雷線后，
反擊到導(dǎo)線上；三是雷擊于線路附近或桿塔上，在線
路上產(chǎn)生過電壓。無論是直擊雷過電壓還是感應(yīng)過
電壓，都會致使導(dǎo)線產(chǎn)生大量電荷，這些電荷以接近
光的速度(每秒約30萬公里)向?qū)Ь€兩邊傳播，這
就是雷電進(jìn)行波。輸電線路遭受雷擊的后果，輕則
引起線路絕緣子閃絡(luò)，導(dǎo)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(dǎo)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(jīng)驗表明，線路遭受雷擊往往集中
于線路的部分地區(qū)，稱為雷擊區(qū)、重雷區(qū)或雷暴走
廊，如山區(qū)風(fēng)口及順風(fēng)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(zhì)斷層地帶、巖石與土壤、山坡與稻田的交界區(qū)、
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(dǎo)電性礦的地面和地下水位
較高處，當(dāng)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(shè)計及施工時，要避開以上
路徑。
2雷擊故障的防護(hù)措施
2．1架設(shè)避雷線
架設(shè)避雷線是輸電線路防雷保護(hù)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(dǎo)
線，同時還具有以下作用：分流作用，以減小流經(jīng)桿
塔的雷電流，從而降低塔頂電位；通過對導(dǎo)線的耦合
作用可以減小線路絕緣子的電壓；對導(dǎo)線的屏蔽作
用，還可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)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(yīng)全線架設(shè)避雷線。
為提高避雷線對導(dǎo)線的屏蔽效果，保證雷電不致
繞過避雷線而直接擊中導(dǎo)線，應(yīng)當(dāng)減小繞擊率。避雷
線對邊導(dǎo)線的保護(hù)角應(yīng)做小一些，一般采用200至300，
220kV及330kV線路的避雷線保護(hù)角應(yīng)做到20。
左右，500kV及以上超高壓、特高壓線路都架設(shè)雙避
雷線，保護(hù)角在150及以下。為了起到保護(hù)作用，避雷
線應(yīng)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(yīng)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(hù)通道，可將避雷線經(jīng)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(xiàn)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(jīng)
·55·
萬方數(shù)據(jù)
貴州電力技術(shù)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(dǎo)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(dǎo)線上的負(fù)荷電流是平衡的，但在避雷線上仍
然要感應(yīng)出一個縱電動勢。目前，我國新設(shè)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(qū)放電階段即被擊穿
而使避雷線呈接地狀態(tài)，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(hù)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(jī)械強度的需要。人工接
地體的水平敷設(shè)可采用圓鋼、扁鋼；垂直敷設(shè)可采用
角鋼、鋼管、圓鋼等。接地裝置的導(dǎo)體橫截面積，必須
符合熱穩(wěn)定與均壓的要求。敷設(shè)在腐蝕性較強場所
的接地裝置，應(yīng)根據(jù)腐蝕的性質(zhì)采取熱鍍錫、熱鍍鋅
等防腐措施，或適當(dāng)加大橫截面積。鋼筋混凝土桿的
橫擔(dān)和線路避雷器支架、導(dǎo)線橫擔(dān)與絕緣子固定部分
或瓷橫擔(dān)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(yù)應(yīng)力鋼筋，如上下已用綁扎
或焊接連成電氣通路，非預(yù)應(yīng)力鋼筋可兼作接地引下
線。在小接地短路電流系統(tǒng)中，如無可靠措施，預(yù)應(yīng)
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(dān)或瓷橫擔(dān)的固定部分
應(yīng)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(yīng)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(shè)降阻劑。在接地極周圍敷
設(shè)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(zhì)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(wǎng)時，其降阻效果較為明
顯。降阻劑是由幾種物質(zhì)配制而成的化學(xué)物品，是
具有導(dǎo)電性能良好的強電解質(zhì)和水分。這些強電解
質(zhì)和水分被網(wǎng)狀膠體所包圍，網(wǎng)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(dǎo)電作用。這是
目前采用的一種較新和積極推廣應(yīng)用的方法。
(2)采用爆破接地技術(shù)。爆破接地技術(shù)是近年
發(fā)展起來的降低接地電阻的新技術(shù)，通過爆破制裂，
·56·
再用壓力機(jī)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(dǎo)電性能的目的，相當(dāng)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(dǎo)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(jié)合工程實際運用，經(jīng)
過分析，結(jié)果表明，當(dāng)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(shù)增大，當(dāng)接地體達(dá)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(shè)線路避雷器
加裝避雷器后，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時，雷電流
的分流將發(fā)生變化，一部分雷電流從避雷線傳人相
鄰桿塔，一部分經(jīng)塔體人地，當(dāng)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(dǎo)線，傳播到相鄰桿塔。雷電流在流經(jīng)避雷
線和導(dǎo)線時，由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用，將分別在
導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。因為避雷器的分流
遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dǎo)線電位提高，使導(dǎo)線和塔頂之間的電
位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，絕緣子不會發(fā)生閃
絡(luò)，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(jìn)行防雷的明顯特點。
2．5架設(shè)耦合地線
在降低桿塔接地電阻有困難時，可采用架設(shè)耦
合地線的措施，即在導(dǎo)線下方再架設(shè)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(dǎo)線
之間的耦合系數(shù)，從而減少絕緣子串兩端電壓的反
擊和感應(yīng)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(dǎo)線下方架設(shè)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(shù)，也減少了一相導(dǎo)線繞擊后再對另一相造
成反擊跳閘的機(jī)率。運行經(jīng)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(qū)的輸電
線路其防雷效果更好。
3雷擊故障跳閘后迅速恢復(fù)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(yīng)，采取的措施是裝設(shè)自動重
合閘、雙回路線路采用不平衡絕緣方式等。
萬方數(shù)據(jù)
第7期夏義忠：輸電線路雷擊故障的防護(hù)措施分析
3．1裝設(shè)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(yīng)限制在一定范圍內(nèi)。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(shù)約占總雷擊跳閘次
數(shù)的70％，為此應(yīng)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(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線又
相當(dāng)于地線，增加了對強絕緣回路導(dǎo)線的耦合作用，
進(jìn)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(xù)供電，提高雙回線路的供電可靠性。
4結(jié)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(jī)性和復(fù)雜性，要解決雷擊
問題，必須深入分析雷擊故障的原因，認(rèn)真調(diào)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(hù)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(jiān)測和預(yù)防，結(jié)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(xiàn)：
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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(xiàn)主要從事電網(wǎng)基建
工程管理工作。(本文責(zé)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(biāo)準(zhǔn)匯編．高壓開關(guān)卷[M]．中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，
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718、103＼xuj IlvJ．
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Ⅲ 刪．高譬?離開關(guān)的維護(hù)及故障處理Ⅲ．黑龍江科技信凰建設(shè)主術(shù)喜：蘭Z 卜男’大?！砉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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