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架空输电线路防雷措施分析

文档作者：孟凡成文档来源：上海市南电力(集团)有限公司		点击数：	更新时间： 2024年07月02日
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上海电力 2O11年第6期
架空输电线路防雷措施分析
孟凡成
(上海市南电力(集团)有限公司，上海201800)
摘要：架空输电线路防雷是电力系统防雷工作的重要方面。文章介绍了架空输电线路防雷的具体改进
措施。
关键词：架空输电线路；防雷击；绝缘子
中图分类号：TM862 文献标志码：B
0 引言
架空输电线路是电力网及电力系统的重要组
成部分。由于它暴露在自然之中，故极易受到外
界的影响和损害，其中最主要的一个方面是雷击。
架空输电线路所经之处大都为旷野或丘陵、高山，
输电线路长，遭遇雷击的几率较大。
架空输电线路防雷是电力系统防雷工作的重
要方面，常用的防雷改进措施有：架设避雷线、安
装避雷针、加强线路绝缘、采用差绝缘方式、装设
藕合地线或辆合地理线、升高避雷线减小保护角、
装设消雷器及预放电棒与负角保护针、使用接地
降阻剂等。解决线路的雷害问题，要从实际出发
因地制宜，综合治理。
架空输电线路雷害事故的形成通常经历四个
阶段：输电线路受到雷电过电压的作用：输电线路
发生闪络；输电线路从冲击闪络转变为稳定的工
频电压；线路跳闸，供电中断。针对雷害事故形成
的四个阶段，现代输电线路在采取防雷保护措施
时，要做到“四道防线”，即：防直击，就是使输电线
路不受直击雷；防闪络，就是使输电线路受雷后绝
缘不发生闪络；防建弧，就是使输电线路发生闪络
后不建立稳定的工频电弧；防停电，就是使输电线
路建立工频电弧后不中断电力供应。
1 架空输电线路防雷的措施
现对生产运行部门常用的架空输电线路防雷
改进措施介绍如下。
1)架设避雷线
架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和
最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击
导线，同时还具有以下作用：
一51 8 —
1)分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从
而降低塔顶电位；
2)通过对导线的耦合作用可以减小线路绝
缘子的电压；
3)对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的
感应过电压。
通常来说，线路电压愈高，采用避雷线的效果
愈好，而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈
低。因此，110 kV及以上电压等级的输电线路都
应全线架设避雷线。
同时，为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减
小绕击率，避雷线对边导线的保护角应做得小一
些，一般采用2O。～30。。220 kV及330 kV双避
雷线线路应做到20。左右，500 kV及以上的超高
压、特高压线路都架设双避雷线，保护角在15。左
右。
2)安装避雷针
安装避雷针也是架空输电线路常用的一种防
雷措施。但是在实际应用却存在以下问题：
(1)由于避雷针而导致雷击概率增大
(2)保护范围小
国内外不少防雷专家，对避雷针能向被保护
物有多大的保护距离做了系统的研究得出的结论
是：“对一根垂直避雷针无法获得十分肯定的保护
区域”。英国的BS6551法规曾指出：“经验显示
不能依赖避雷针提供任何保护区内的完整保护”。
而德国防雷法规则有意识地不引入避雷针保护范
围的概念。从避雷针因侧击雷、绕击雷，造成事故
的实例来分析，其保护范围是不十分肯定的。
由于避雷针的引雷作用，所以雷击次数就会
提高，当雷电被吸引到针上，在强大的雷电流沿针
而流人大地过程中，雷电流周围形成的磁场会产
2011年第6期 上海电力
生截应过电压，它与雷电流的大小及变化速度成
正比，与雷击的距离成反比。而被保护：物的自然
屏蔽装置对电磁感应或电磁干扰的屏蔽作用，不
能达到有效屏蔽，使被保护区内的弱电设备因感
应过电压而损坏。
(3)反击的危害
当雷电被吸引到针上，将有数千安的高频电
流通过避雷针及其接地引下线和接地装置，此时
针和引线的电压很高，若针对被保护物：之间的距
离小于安全距离时，会由针及引下线向：陂保护物
发生反击，损坏被保护物。我国国标规定针距被
保护物的空气中距离≥5 m，针距被保护物的接
地装置间的地中距离≥3 m，针对这一要求，微波
塔和电视发射塔的各种天线上的避雷针是难以满
足规范的要求。
(4)电磁感应问题
在强大的雷电流沿避雷针向下流人地中的过
程中，会在周围产生强大的电磁场，它会使微波通
信、计算机等设备产生误动。强大的电磁场，可以
使金属开口环或打包用铁箍的接触不良 处发生放
电，从而引燃引爆易燃易爆物。更常见的则是引
起微电子设备(通信设备，计算机设备等)的失灵
与损坏。受雷击的针及引线，在高频雷电流作用
下，将从接触点至地面产生一个较高的接触电压。
当雷电流流人大地扩散时，在入地点沿半径各点
形成不同的电位，若跨入该区域会产生很高的跨
步电压。在测避雷针不适用于对弱电设备的保
护，更不易用于易燃易爆品的防雷保护。因它引
来强大的雷电流在接地引线断线卡处易产生火
花，还会在附近的金属开口环处产生火花，从而引
起事故。
3)加强线路绝缘
由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔
(如：跨河杆塔)，这就增加了杆塔落雷的机会。高
塔落雷时塔顶电位高，感应过电压大，而且受绕击
的概率也较大。为降低线路跳闸率，可在高杆塔
上增加绝缘子串片数，加大大跨越档导线与地线
之间的距离，以加强线路绝缘。在35 kV及以下
的线路可采用瓷横担等冲击闪络电压较高的绝缘
子来降低雷击跳闸率。
4)采用差绝缘方式
此措施适宜于中性点不接地或经消弧线圈接
地的系统，并且导线为三角形排列的情况。所谓
差绝缘，是指同一基杆塔上三相绝缘有差异，下面
两相较之最上面一相各增加一片绝缘子，当雷击
杆塔或上导线时，由于上导线绝缘相对较“弱”而
先击穿，雷电流经杆塔人地，避免了两相闪络。湖
南郴州电业局和包头供电局在雷害严重的一些
35 kV线路上应用了这一方法，收到了事故率明
显下降的效果。据计算，采用差绝缘后，线路的耐
雷水平可提高24 。
5)采用不平衡绝缘方式
在现代高压及超高压线路上，同杆架设的双
回路线路日益增多，对此类线路在采用通常的防
雷措施尚不能满足要求时，可考虑采用不平衡绝
缘方式来降低双回路雷击同时跳闸率，以保障线
路的连续供电。不平衡绝缘的原则是使双回路的
绝缘子串片数有差异，这样，雷击时绝缘子串片数
少的回路先闪络，闪络后的导线相当于地线，增加
了对另一回路导线的耦合作用，提高了线路的耐
雷水平使之不发生闪络，保障了另一回路的连续
供电。
6)藕合地埋线
藕合地埋线可起两个作用，一是降低接地电
阻，《电力工程高压送电线路设计手册》指出：连续
伸长接地线是沿线路在地中埋设1—2根接地线，
并可与下一基塔的杆塔接地装置相连，此时对工
频接地电阻值不作要求。国内外的运行经验证
明，它是降低高土壤电阻率地区杆塔接地电阻的
有效措施之一。二是起一部分架空地线的作用，
既有避雷线的分流作用，又有避雷线的藕合作用。
据有的单位的运行经验，在一个20基杆塔的易击
段埋设藕合地埋线后，1O年中只发生一次雷击故
障，有文献介绍可降低跳闸率4O ，显著提高线
路耐雷水平。
7)预放电棒与负角保护针
预放电棒的作用机理是减小导、地线间距，增
大藕合系数，降低杆塔分流系数，加大导线、绝缘
子串对地电容，改善电压分布；负角保护针可看成
装在线路边导线外侧的避雷针，其目的是改善屏
蔽，减小临界击距。预放电棒与负角保护针常一
起装设，这一方法曾在广东、贵州等地采用，有一
定的效果。制作、安装和运行维护方便，以及经济
花费不多是其特点。
8)装设消雷器
消雷器是一种新型的直击雷防护装置，在国
一5]9 一
上海电力 2011年第6期
内已有十余年的应用历史，目前架空输电线路上
装设的消雷器已有上千套，运行情况良好。虽然
对消雷器的机理和理论还存在怀疑和争论，但它
确实能消除或减少雷击的事实已被越来越多的人
承认与接受。消雷器对接地电阻的要求不严，其
保护范围也远比避雷针大。在实际装设时，应认
真解决好有关的各个环节中的问题。
9)使用接地降阻剂
近几年来国内一些单位在处理接地时使用了
降阻剂，取得了较好的降阻效果，介绍降阻剂的文
章也不少，降阻剂确实热极一时。据有关资料介
绍，降阻剂使用后接地电阻随时间的推移而下降，
并且由于其PH值一般均在7．6—8．5之间，有的
呈中性略偏碱，对接地体有钝化保护作用，故基本
无腐蚀现象。但是，使用较长时间表明接地降阻
剂对接地体产生了严重的腐蚀。故在采用这一方
法时应关注长期的效果，特别是对接地体的腐蚀
问题。
10)采用中性点非有效接地方式
在我国35 kV 及以下电力系统中采用中性
点不接地或经消弧线圈接地的方式。这样可使由
雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除，
不致引起相间短路和跳闸。而在二相或三相落雷
时，由于先对地闪络的一相相当于一条避雷线，增
加了分流和对未闪络相的耦合作用，使未闪络相
绝缘上的电压下降，从而提高了线路的耐雷水平。
因此，对35 kV线路的钢筋混凝土杆和铁塔，必
须做好接地措施。
2 结语
影响架空输电线路雷击跳闸率的因素很多，
有一定的复杂性，解决线路的雷害问题，要从实际
出发，因地制宜，综合治理。在采取防雷改进措施
之前，要认真调查分析，充分了解地理、气象及线
路运行等各方面的情况，核算线路的耐雷水平，研
究采用措施的可行性、工作量、难度、经济效益及
效果等，最后来决定准备采用某一种或几种防雷
改进措施。
收稿日期：2Ol1一lO一20
作者简介：孟凡成(1987一)，男，本科，助理工程师，从事
变电运行工作。
(编辑：吕 斌)
中国社会科学院报告：明年油价将波动剧烈
据报道，“2o12年，7O～90美元仍会是国际油价的基准波动带，如果是一次性冲击，油价往往还会
回到这个区间，除非世界经济政治格局发生永久性的重大变化。”中国社会科学院近日发布的研究成果显示。
该项名为“2Ol2年中国经济形势分析与预测”的研究，分析了今年我国经济发展的趋势和面l临的主要问题，公布了
明年国民经济各主要指标预测。
论及油价时，此研究称，2008年以来，国际油价先是从历史高点大幅跳水，然后又上演戏剧性上涨，此中既有经济荣
枯的因素，也有政治动荡的冲击。这一点在2Ol1年表现得尤其突出。如果没有“阿拉伯之春”，很难想象油价会一路上
行，一举突破9O美元大关，并在4月重上百元。随着利比亚局势的明朗，油价又重新跌落回基本面。
随着经济的蓬勃发展以及汽车需求的快速增长，我国对石油的需求量逐年递增。与此同时，我国的石油生产却没有
跟上脚步，甚至出现停滞局面。除非在勘探上有巨大惊喜，否则此局面将持续下去。这使得原油大量依赖进口成为现
实。2009年，我国原油对外依存度就超过了5O ，今年则可能达到55 。如此，国际油价变动越来越牵动中国人的心。
此研究认为，2o12年国际原油价格取决于如下因素：中东政治走向、欧债危机、美国经济走势以及新兴经济体发展
前景。作为世界的油库，中东的局势变动无疑对油价构成最有力的扰动。虽然利比亚战争渐趋收尾，但是由突尼斯开始
的这场乱局却未结束。也门、埃及局势依然混乱，叙利亚正滑向危险的战争边缘，伊朗仍是不稳定因素。利比亚的石油
出口才占国际产量的2 ，已经产生如此大的冲击波，如果动乱冲击沙特这样的石油输出大国，那对国际原油价格的影
响可想而知。对于国际原油价格来说，愈演愈烈的欧债危机意味着需求面受到很大考验。如果金融领域的风险蔓延到
实体经济，导致欧洲经济下滑，从而拖累全球经济复苏步伐，那么国际原油价格将会出现进一步下探的趋势。
新兴经济体在2Ol1年面对通胀压力仍然表现出不错的经济走势，尤其中印两国保持了相当高的经济增速，成为国
际经济增长的重要支撑力量。从目前来看，中印等国经济增长的惯性仍然是比较强的，能够在2012年保持较高速度增
长，只是增速会放缓。从国际油价来看，新兴经济体对原油的旺盛需求会构成需求面上的支撑力量，原油价格复现2009
年年初低位的可能性很小。
该研究称，2012年仍将会是原油价格波动剧烈的一年，波动性会高于比较平稳的2010年，政治和经济的不确定性
成为影响油价上下的驱动因素。是否会像2011年那样经历正高峰冲击或者2008年至20"09年的负波谷冲击，就取决于
国际政治经济形势中是否会有爆发性事件发生，例如中东新战争的爆发或欧元区的重大变化。

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