架空电力线路受雷击分析
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【摘要】一般情况下，架空电力线路均处于自然环境中，且其杆塔通常都超过地面20～60cm，线路的长度也长达数百公里，所以经常会遭受雷击。一旦遭遇雷击，必定对电网的稳定运行造成影响，严重的甚至还会导致人身伤亡，影响较为恶劣。本文在此情况下，首先论述了雷电的形成及特征，之后对架空电力线路雷击造成跳闸原因及有效的防控措施进行了详细的研究，以供参考。
【关键词】架空电力线路；雷击分析；防控措施
1引言
为了更好的满足社会发展对电力的需求，我国电网建设逐渐完善，这对供电运行的稳定性及安全性提出了更加严格的要求。因架空电力线路建设位置的特殊性，所以经常会遭受雷击的损害，进而影响到电网的正常运行。基于此，要想确保电网运行的稳定性，必须做好架空电力线路雷击防控措施。
2雷电的形成及特征
雷电是在积雨云中的产生的一种大气放电现象，在积雨云的形成过程中，一些带有正电荷的云团和一些带有负电荷的云团会产生相互作用，从而产生大地静电感应，最终对地面建筑物表面产生异性电荷。同时，当这种电荷聚集到一定量时，云团与大地之间，或是不同电荷的云团之间的电场强度将会击穿空气，之后会进入到游离放电状态，这种现象被称为先导放电。云团对地面的先导放电现象，主要是以跳跃式的模式逐渐向地面延伸的，且当其抵达地面、地面建筑物、架空电力线时，就会产生从地面到云团的逆向主放电现象。一般情况下，在主放电过程中，会产生几十kA甚至几百kA的雷电流，然后会产生强烈的闪电与雷声，这就是人们所说的雷电。除此之外，夏季是雷电出现最为活跃的季节，到了冬季之后，雷电的次数也有所减少。如果以雷电地区分布情况来看，赤道附近雷电活动最为活跃，而极地最少，雷电也会随纬度的升高而相对减少。人们通常会以雷电日来评价某地区雷电活动的情况，以一年当中，该地区产生的耳朵能听到的雷鸣的多少确定当地的雷电活动，雷电日天数越多则说明该地区雷电活动越强，雷电日天数越少则说明该地区的雷电活动越弱。
3架空电力线路雷击造成跳闸原因分析
3.1架空电力线路受到雷电直击
对于架空电力线路中出现的大气过电压，主要包括感应雷过电压和直击雷过电压两种，其中，感应雷过电压是雷击附近的地面，因电磁感应所引起的感应过电压。而直击雷过电压则是雷电直接雷击线路所引起的直击雷过电压。同时，对于雷击线路故障性质，又可分为雷电绕击与反击闪络两种。根据架空电力线路运行情况来看，在电力系统遭受雷电袭击危害以直击雷过电压最为严重，且因架空电力线路的防雷措施各有不同，在有效防雷措施的选择上，必须要明确线路受到雷击产生跳闸的原因。
3.2架空电力线路受到雷电绕击
依据架空电力线路的现场实测、运行经验及模拟实验结果可知，架空电力线路遭受雷电的绕击率，与避雷线对边导线保护角、地面杆塔高度及高压输送电线所经过的地形、地质条件、地貌都存在一定的联系。一般情况下，山区架空电力线路遭受雷电绕击的概率是平地的三倍，这主要是因为山区在进行架空电力线路的架设时，会有大幅度的跨越与高差档距，这是线路耐雷电水平的薄弱环节。此外，当某一地区雷电活动较为强烈时，这一区段的线路通常会比其他线路更易遭受雷电袭击。
3.3架空电力线路受到雷电反击闪络
一般情况下，当雷电的电流在经过雷击杆、避雷线传到塔体和接地时，杆塔的电位会升高，然后就会在相导线上产生过电压。同时，当升高的塔体电位与相导线产生的过电压合成电流值超过高压输送电线的绝缘子闪络电压值（UJ＞U50%）时，导线与接地杆塔之间就会发生反击闪络。
4雷击对架空线路的危害
4.1雷电热效应危害
雷电的过程较为短暂，一般只有0.01s，但其实质上却是CARBONWORLDLOWCARBONWORLD2015/12一组放电过程。在闪光出现的瞬间，雷电电流在极短的时间内达到最大峰值，并且连续出现脉冲式的峰值，并产生强大的电流。特别是直接雷，其释放的电流强度可以达到20～50kA，大型雷暴的放电电流峰值可以达到几十万安培。被雷电击中的物体会在瞬时产生巨大的热量，因为电流很大作用时间短，热能击中不可能发散，因此与雷电直接接触的导线、光缆等都会因为高温产生熔化，其通道的瞬间温度可以高达上万度，其对电力系统的各种设备都存在着巨大的威胁。
4.2过电压
过电压的危害可以分为2种：①直击雷过电压；②感应雷过电压。这是因为雷电会产生较强的电磁辐射，进而形成感应过电压。雷电直接雷击架空线路附近的地面或者建筑的时候，就会因为电磁感应和静电感应的作用在导线上形成高压，当高压超过绝缘装置的极限时就会导致闪络。一般情况下，直接雷雷击的位置不同，出现的后果也会有所不同，直接雷的过电压可以分为两种：①雷击线路上的杆塔或者架空线路的时候，雷电电流通过直击点的阻抗使得该点的电位出现急剧上升，当此点的电位与导线电位的差值到达绝缘极限的时候，就会在线路上出现闪络，这种情况就是所谓的反击；②雷电直击导线，而导线上出现很高的电压，当电压超过绝缘子的冲击放电电压的时候也会形成闪络。
5架空电力线路雷击防控措施
5.1防雷措施要点
对于遭受雷击的架空电力线路，必须及时采取相应的措施处理，并且还要确保其绝缘不会产生闪络问题。例如不断完善接地技术，同时还要尽量对线路绝缘进行详细的检查与优化，或是选用避雷器进行防雷处理。对于受到雷击而出现闪络问题的绝缘，应将其转变为相对稳定性的工频电弧，从而有效避免因线路短路而导致的跳闸故障。此外，对于部分处理不及时而导致跳闸故障的架空线路，可设置自动重合闸装置，或是采用双回路、环网供电的设计方式进行处理，从而不断提高线路运行的稳定性。
5.2主要防控措施
5.2.1提升线路绝缘水平
在进行架空电力线路建设之前，应当选择性能与质量都较高的绝缘。通过比较瓷横担线路与铁横担线路发现，瓷横担线路的抗雷击能力较高，就算遭受雷击，也只有较少的线路会发生闪络。但只要电力线路遭受雷击，线路必定会在瞬间产生较大的高压电流，然后就会产生相间闪络，最终产生工频电弧。铁横担导电性较强，所以极容易出现线路跳闸故障，但如果选用导电性较差的瓷横担，可有效降低闪络故障的发生。此外，为了提高架空电力线路的防雷能力，在进行线路的设计时，可以在铁横担混凝土电杆线路上，更改或是采用绝缘等级相对较高的绝缘瓷瓶。
5.2.2接地电阻的确定
在进行架空电力线路接地技术的选用时，应当以实际需求来确定，例如，对于土壤电阻率较小的地区的架空电力线路施工，可以选用自然接地方式建设，从而降低接地电阻值。对于土壤电阻值较大的环境，则可以选用外引接线或者放射性接地方式施工，降低接地电阻，提高线路防雷性能。
5.2.3架设避雷线
架设避雷线是架空电力线路防雷设计最为基础的方法，能够较好的避免雷电直击而导致的线路故障。通过避雷线的架设，能够通过对导线的耦合作用，对线路绝缘子进行降压处理。同时还能够利用避雷线的分流作用，将流经杆塔的雷电流控制在最小程度，降低杆塔顶电位与导线感应过电压。此外，如果架空电力线路的过电压过大，则避雷线的防雷能力所发挥的效果就会越高。架设避雷线线路施工方式不仅施工较为简便，其成本也具有较大的优势。对于220kV以及110kV电压等级架空线路，需要对所有架空线路设置避雷线，而对于35kV输电线路，则需要根据实际需求来进行避雷线的架设。通常情况下，雷击线路杆塔塔顶或附近避雷线时，雷电流绝大部分通过塔顶入地，还有一部分经过避雷线由相邻杆塔入地，基于此，应当在变电所进线段处架设1～2km避雷线，且还应做好杆塔的接地处理。为了充分发挥避雷线对导线的屏蔽作用，应当尽量降低绕击率，从而减小避雷线对导线的保护角，一般可以设计为20～30b。
5.2.4安装合理的线路避雷器
近几年来，通过全线架设避雷线也无法全部排除架空电力线路上产生的过电压，但通过避雷器的安装，当线路雷击过电压超出了避雷器的保护范围时，避雷器会给雷电流一个低阻抗通向大地的通路，从而限制电压的升高，确保线路以及设备的安全。现阶段，我国35kV和6kV配电线路的所有配电变压器都安装了ZNO避雷器，在部分35kV联络线的出口处还安装了相应的放电间隙。
5.2.5设置线路接地装置
通过设置线路接地装置，能够有效降低接地电阻。且在雷击避雷线时，能够将产生的巨大雷电流引入地下，并迅速的扩散。对于线路接地装置，主要有接地体与接地引下线两部分，其中，接地引下线是实现电力设备、接地体间有效连接的一种金属导体。接地引下线的主体主要为钢筋混凝土电杆内钢筋或是铁塔，并选用单独的接地引下线的一端连接接地体，并将另外一端连接钢筋或是铁塔主材。通过有效连接架空线路接地引下线与地网，能够为电力设备的稳定运行及操作人员的人身安全提供保障。
6结语
总而言之，在进行架空电力线路雷击防控施工时，必须根据当地的实际情况，采取切实有效的防雷措施。同时还要尽量选用质量有保障的电气设备和防雷设备。此外，还要严格遵守等电位原则，做好符合要求的共用接地网工作，并在综合考虑防雷与接地的情况下，制定合理的、有效的防雷方案，避免架空电力线路和设备遭受雷击的危害。
参考文献
[1]马超.10kV架空绝缘导线雷击断线分析及防范措施[J].中国科技纵横，2010（20）：129~130.
[2]郑晖，廖华武，李既明，等.架空配电线路雷击分析与防治措施[J].广东电力，2013（26）：89~92.
[3]张宪.输电线路雷击架空地线断线的原因分析及防雷措施[J].华东科技：学术版，2014（01）：230.
作者：刘世云 罗喜光 张冬娥 单位：湖南省衡阳市气象局
