毕业论文：输电线路防雷措施的研究（定稿）

1、 毕业设计（论文）题目 输电线路防雷措施的研究 学生姓名 邱 建 建 学 号 2009315127 专 业 高压输配电线路施工运行与维护 班 级 20093151 指导教师 汪 敏 评阅教师 完成日期 年月日目 录摘要1前言11 输电线路防雷设计及措施的探讨 11.1 防雷及措施概述 21.1.1 雷击跳闸分析 21.2 雷击过电压的种类及计算2121 感应雷过电压 21.2.2 直击雷过压41.2.2.1 雷直接击于杆顶41.2.2.2 雷直接击于避雷线档距间 61.2.2.3绕过避雷线击于导线 61.3 高压送电线路防雷设计及应注意的问题 72 架空输电线路防雷措施号10 2.1线路现状1

2、02.2防雷措施 112.2.1架设避雷线 112.2.3降低杆塔接地电阻 112.2.4改变线路的绝缘水平 112.2.4.1提高线路耐雷水平，加强线路绝缘 122.2.4.2采用差绝缘方式 122.2.4.3采用不平衡绝缘方式 122.2.5加装线路避雷器 132.2.6装设耦合地线 132.2.7加装负角保护针 132.2.8安装避雷针 142.2.8.1由于避雷针而导致雷击概率增大14 2.2.8.2保护范围小142.2.8.3感应过电压、接触电压和跨步电压问题142.2.8.4反击的危害142.2.9加装塔顶防雷拉线142.2.10应用雷电定位系统进行分析14结束语14致谢 15附录

3、（黑体4号） 参考文献（黑体4号） 输电线路防雷措施的研究学 生：邱建建指导教师：汪 敏（三峡大学职业技术学院）摘 要:通过对雷击过程及线路在遭受各种雷击情况下,过电压产生的原因、引起绝缘子发生闪络、线路跳闸,影响线路耐雷水平的相关参数特性的分析,有针对性地提出在线路防雷设计、运行维护、施工过程中应加以考虑的一些问题;并对不同雷击所产生效果的不同,对线路的防雷设计进行探讨,提出一些相应的防雷方式和解决办法,以提高送电线路耐雷水平。架空输电线路是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。架空输电线路遭遇雷击，从而影响线路的供电可靠性。因

4、此，采取有效措施降低线路的雷击跳闸次数，是确保电网安全运行的一项重要工作。关键词：输电线路；防雷措施；雷击跳闸；前言随着国民经济的发展与电力需求的不断增长,电力生产的安全问题也越来越突出。对于送电线路来讲,雷击跳闸一直是影响高压送电线路供电可靠性的重要因素。由于大气雷电活动的随机性和复杂性,目前世界上对输电线路雷害的认识研究还有诸多未知的成分。进行高压送电线路设计时要全面考虑,综合分析每一条线路的具体情况,通过安全、经济、质量比较,选取有针对性的防雷设计技术措施,以达到提高供电可靠性的目的。1.输电线路防雷及措施的探讨1.1防雷及措施概述“雷电”影响在输电线路故障跳闸次数中占70%90%，给电

5、力系统带来了大量的麻烦并且造成了巨大损失。虽然发达国家在上世纪初已提出并研究“雷电先导放电临界击距和暴露弧”这一理念与机理，我国在解放后也开始了研究，然而，这一知识大多只在科研单位和超高压、特高压输电相关单位部分专业人员中掌握和应用。更甚者是由于教学单位及教科书的相对传统与滞后性，目前相关大学教材中仍相当部分未编入这个课题，知道这一理念的人不多。目前在实际应用中仍然没有引起广泛、高度的重视，在一般高压输电和配电线路中几乎没有应用，致使输电和配电线路雷电伤害问题仍然没有较根本性地得到改进和完善。随着温室效应的发展，全球气候不断升高，年雷暴日、雷暴次数和雷电强度也不断提升，同时随着经济社会的快速发

6、展，输电线路长度也在快速增加，准确把握雷电对输电线路的伤害原因，“对症下药”，有针对性地采取相应防护措施，最大限度地避免和减少雷电对输电线路伤害造成的损失，在工业化、自动化、现代化进程日益加快，对供电安全可靠稳定要求日益提高的今天及将来，具有十分重要现实意义。111雷击跳闸分析高压送电线路遭受雷击而引发线路跳闸事故,主要与下列四个因素有关:线路绝缘子的放电电压;有无架空地线;雷电流强度;杆塔的接地电阻有着密切的关系。要确保系统安全运行,将雷电引起的雷击跳闸率降低到可接受的程度,在进行线路防雷设计时首先应弄清楚雷害造成的各种途径,针对不同的雷击形式,正确合理地设计线路的防雷措施,减少雷击而引起线

7、路跳闸、闪络;提高线路的耐雷水平。12 雷击过电压的种类及计算在输电线路上产生的大气过电压主要有两种,一种是由于雷击线路附近地面由电磁感应引起的,称为感应雷过电压;另一种是雷直击线路或杆塔引起的,称为直击雷过电压。121感应雷过电压大多数雷云带有负电荷,当在输电线路附近有雷云时,由于静电感应,导线上靠近雷云处将感应出(集聚)大量正电荷,如果此时雷云在输电线路附近放电,导线由于静电感应而集聚的“束缚电荷”瞬间得到释放,以波的形式沿着导线向线路两侧运动,形成感应过电压,这种由电场变化引起的雷过电压称为感应过电压的静电分量;同时由于雷电流迅速变化,在周围空间产生强大的电磁场将通过电磁感应在导线上感应

8、出很高的电压;这两部分共同构成感应雷过电压,这部份称为电磁分量。过电压设计规程给出了雷击线路周围时,在导线上感应的过电压为;若有避雷线时还将在避雷线上同时产生感应的过电压,反过来由于避雷线所产生的感应过电压还将与导线耦合,在导线上产生一耦合电压,k为耦合系数。所以有避雷线时在导线上的感应过电压为。以设计中常用的zs2型直线杆(无避雷线)及zs4型直线杆(有避雷线)为例计算当雷击线路周围时导线上的感应雷过电压,取当,雷电流幅值i取计算;zs2杆(无避雷线)上导线的平均悬挂高度,zs4杆(有避雷线)上导线的平均悬挂高度。zs2杆(无避雷线)在导线上的感应过电压 zs4杆(有避雷线)时在导线上的感应

9、过电压由于避雷线上的感应过电压在导线上产生的耦合电压为耦合系数k=k1k0,k12电晕校正系数1.1,k02导地线间耦合系数0.238。所以有避雷线时在导线上的感应过电压:若35 kv线路,采用3片x-4.5型绝缘子u50%放电电压为360 kv,由此可见感应雷过电压对35 kv及以下线路会引起一定的闪络事故,根据过电压设计规程提供的雷电流概率曲线可知,雷击时,雷电流幅值为100 ka的概率仅有15%左右,如图1。50%的概率在40 ka以下,因而当落雷距线路s65 m,对35 kv及以下线路会引起一定的闪络事故,对110 kv及以上线路,由于线路绝缘水平一般较高,7片xp-7型绝缘子放电电压

10、为750 kv左右,所以一般不会引起闪络事故。当雷击点到线路的距离s65 m时,雷击过电压与、s有关;s65 m时,雷击过电压与有关。1.2.2直击雷过电压根据历年来电业局对输电线路雷害事故情况统计,直击雷过电压是线路跳闸、瓷瓶闪洛、绝缘击穿的主要因素。当雷直接击于线路杆塔或导线时产生的感应过电压较大,往往超过绝缘子串的雷电冲击放电电压值,引发线路的跳闸事故很高,对线路绝缘破坏较大。直接雷过电可以分为三种情况:雷直接击于杆顶、击于避雷线档距中间、绕过避雷线击于导线。通过统计分析,在上述三种雷击情况中,大部分雷击于杆顶,小部分雷击避雷线,还有一小部分雷绕击于导线。下面对雷直接击于线路的三种情况作

11、进一步的分析说明。122. 1雷直接击于杆顶当雷直击于线路杆塔塔顶时,如图2所示,雷电通道中的负电荷与杆塔及线路架空地线上的正感应电荷迅速中和形成雷电流。由雷云释放电荷形成的负极性雷电流波沿杆身向下运动,另有两个相同极性的电流波通过避雷线向两侧相邻杆塔运动。与此同时杆顶有一正雷电流波沿雷电通道向上运动,数值上等于三个负极性电流波之和。正由于这几个雷电流波的作用引起在线路绝缘上的雷击过电压。当雷直击塔顶时,由于有了避雷线,强大的雷电流一部份经杆塔接地流入地中,一部分经避雷线流向杆塔两侧流入地中,这就是避雷线的分流作用。此时杆塔的等效电路如图三所示。塔头电位为流经杆塔电流 (分流系数)加在杆塔等值

12、电感和塔脚接地电阻上的压降之和,其值为:地电阻上的压降之和,式中杆塔分流系数, 雷电流幅值, 杆塔的冲击接地电阻, 杆塔等值电感,2.6雷电波头长度(在线路防雷设计中一般取2.6s)等效电路如图3所示。由此可见避雷线对塔头有分流作用,可以有效降低塔头由于雷击所产生的过电压,避雷线根数愈多分流作用也越强。当塔头电位为时,则在避雷线上也同样有相同的,由于避雷线与导线的耦合,将在导线上产生耦合电压,此外,由于雷电磁场的作用,导线上还产生有感应过电压。所以加在导线上的电位幅值为。式中:k为避雷线与导线的耦合系数, 导线平均高度。此时在线路绝缘子串上雷击过电压幅值 。加在线路绝缘子串上雷击过电压幅值是引

13、起线路跳闸、瓷瓶闪络、绝缘击穿的重要原因。在输电线路防雷设计时通常要确定杆塔的耐雷水平值,杆塔的耐雷水平作为表征输电线路防雷水平优劣的主要参数,主要与绝缘子串的雷电冲击放电电压值、杆塔结构及杆塔的冲击接地电阻、雷电流大小以及雷电活动的强弱、地形地貌的特点等条件有关。指当雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大电流幅值(ka),只要作用在绝缘子串上的电压幅值等于或大于绝缘子串的冲击放电电压时,线路就可能跳闸。杆塔的耐雷水平: 从耐雷水平公式可知,雷击杆塔的耐雷水平与杆塔分流系数、杆塔等值电感、杆塔的冲击接地电阻、导线地线间的耦合系数k、绝缘子串的冲击放电电压有关。1.2.2.2雷直接击于避雷线档距中间

14、当雷直接击于避雷线档距中间时,电波沿避雷线向杆塔两端运动,所造成的影响不会大于雷击塔顶的情况;此时避雷线与导线在档距中间的空气间隙距离s成为雷击避雷线档距中间控制条件,当雷击过电压的幅值超过空气间隙距离s的击穿电压时,空气间隙s将被击穿造成短路事故。因而在设计、施工中必须控制空气间隙距离s满足要求,根据中国多年运行经验的修正,文献4规程规定了避雷线与导线在档距中间的接近距离公式: 时,就不会出现空气间隙s被击穿造成闪络短路事故。1.2.2.3绕过避雷线击于导线虽然线路装设有避雷线,但是还是有部份雷绕过避雷线直接击中导线。从线路遭受雷击情况看,虽然绕击的概率很低,但由于雷直接击中导线,加在线路绝

15、缘上的雷击过电压值较高,所以因绕击发生的跳闸事故很高,从统计结果看占整个雷击跳闸事故的55%。对于线路发生绕击的慨率,认为与避雷线对外侧导线的保护角度(如图4)、杆塔高度、线路经过地区的地形地貌和地质条件有关。从统计结果看,线路雷击跳闸边相占75%。保护角小于15度占37%,15度以上占63%。通过计算表明,山区输电线路比平地遭受绕击的概率高三倍,相当于保护角较平原地区需增大了8度。当雷绕击线路时,在线路导线上的雷击过电压值为:导线波阻抗(对于单导线一般为300400),而当雷击杆顶时,如果忽略掉避雷线的分流作用,以及由感应和耦合所产生的基本上可以相互抵消的电压作用后,就是作用在导线绝缘上的电

16、压值。,如果该杆塔的则可见即使是同一次落雷,雷直接击中导线的雷击过电压值,比雷击于杆顶时的雷击过电压值大78倍左右甚至更高,因而引起线路的跳闸事故很高,对线路绝缘破坏较大。通过以上分析,线路发生绕击时导线上的雷击过电压随雷电流幅值的增加而增加,当导线电位超过绝缘子串的时,将发生闪络。过电压设计规程给出雷绕击于导线时的耐雷水平计算公式为:按该式计算可知,线路发生绕击时,耐雷水平比雷击杆塔低很多。要提高绕击发生时线路的耐雷水平,只有采取减小线路发生绕击的慨率,从绕击率的计算公式可知,绕击率随保护角度a的减小迅速下降。1.3高压送电线路防雷设计及应注意的问题通过对雷击过程及线路遭受各种雷击情况下雷击

17、过电压产生机理、线路闪络跳闸的原因的分析,得出如下结论。首先在输电线路防雷设计过程中,针对线路遭受雷击方式的不同,就可以有针对性的对线路防雷进行设计,采取相应的防雷措施;在运行维护过程中对影响线路防雷的因素提出相应的整改、治理措施;主要应从如下几点加以考虑。从而提高线路的耐雷水平减少线路因雷击而引起的闪络、跳闸事故,保证线路安全正常的运行,做到经济合理。(1)设计中对线路路径选择的要求,大量运行经验表明,线路遭受雷击往往集中在山区风口以及顺风的河口和峡谷等处;四周是山丘的潮湿盆地,如杆塔四周有鱼塘、水库,附近又有蜿蜒起伏的山丘处;土壤电阻有突变的地带,岩石与土壤、山坡和稻田的交界区,雷击易击于

18、低土壤电阻率处;地下有导电性矿的地面和地下水位高处;突出的山顶、山的向阳坡等在线路设计选线时应加以考虑,有选择的避让这些地区。(2)高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比,降低杆塔冲击接地电阻,可使杆塔耐雷水平提高线路杆塔接地的主要作用是当线路杆塔遭受雷击后,快速将雷电流引入大地,从杆塔头电位计算公式可见,降低杆塔冲击接地电阻可使塔头电位降低从而保护杆塔绝缘不致发生闪络。如杆塔接地损坏或接地电阻过大,雷电流不能迅速引入大地,将使杆塔头电位增大,就会失去防雷设备的作用,将会对导线发生反击,发生接地故障。因此要求杆塔接地设备必须完好,接地电阻不能过大。在设计时考虑杆塔逐基接地,设计时正确配置接地形

19、式,对土壤电阻率高的地区提出改进措施,如降阻剂的使用,增加埋设深度,延长接地极,增加垂直接地极等;以保证杆塔的接地电阻值符合设计规范要求。在运行维护过程中,应加强巡视,及时发现接地设备缺陷,定期对杆塔接地电阻值进行测量,对不合格的进行整改。(3)架设避雷线,以增强导线与避雷线间的耦合,在设计时考虑架设双避雷线或在导线下方装设耦合地线,对限制塔头电压减小线路绝缘子串上雷击过电压幅值作用明显。对于110 kv及以上线路,大多为中性点直接接地系统,如发生单相对地闪络,很容易引起线路跳闸而中断供电,为了防止线路因雷击而频繁跳闸,要求全线架设双避雷线。对于35 kv及以下线路,线路自身绝缘水平较低,即使

20、全线架设避雷线,对线路耐雷水平的提高效果不明显,意义不大,反而会使线路造价显著增加。为了防止线路因雷击而频繁跳闸,一般在变电设计时考虑中性点不接地或经消弧线圈接地,在系统中加装消弧线圈可有效地排除线路单相接地故障。当线路遭雷击发生单相闪络接地故障后,它实际上就相当于是一根避雷线,在一定程度上可以防止线路其它两相进一步发生闪络,雷电流被消弧线圈消除,雷击后造成的绝缘闪络大多数能自行恢复一定的绝缘,加之自动重合闸装置的普遍使用,所以35 kv及以下线路并不一定会引起线路的频繁跳闸。对于10 kv线路,装设避雷线更无实用意义,因10 kv线路的绝缘水平更低,尽管避雷线可以起到降压作用,却不足以降低到

21、线路的绝缘水平能耐受的程度。要提高10 kv线路的耐雷水平,可以在电杆顶相导线上加装间隙保护装置,这样当雷击杆塔,顶相导线加装的间隙保护装置间隙被击穿,顶相就相当起到了避雷线的作用。目前由于在10 kv线路上已广泛使用氧化锌避雷器,它的防雷效果比间隙保护装置的防雷效果好得多。(4)高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比,保证高压送电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。适当提高绝缘子串冲击放电电压水平可使线路耐雷水平提高,在设计选用时选择冲击放电电压水平较高的绝缘子,对雷害较严重地方可加强线路绝缘,在保证与杆塔空气间隙距离情况下可增加绝缘子片数。维护中应加强巡视、检测,及时发现低值

22、、零值绝缘子,掌握绝缘劣化情况,据了解,线路上目前运行的绝缘子相当一部分劣化率很高,绝缘水平不好,这可能是影响线路耐雷水平的主要原因之一。(5)在线路设计选择绝缘子形式时,应充分比较各种绝缘子的性能掌握各种绝缘子的相关参数,分析其特性。所以认为玻璃绝缘子有较好的耐电弧和不易老化的优点,特别是玻璃是熔融体,质地均匀,烧伤后的新表面仍是光滑的玻璃体,仍具有足够的绝缘性能,并且绝缘子本身具有自洁性能良好和零值自爆的特点对线路运行维护具有优势。对于如今在线路上推广使用的复合绝缘子,从本单位在多条35110 kv线路上运行情况来看,复合绝缘子优异的抗污闪性能不容置疑,但耐雷电冲击性能并无优势;这是由于复

23、合绝缘子伞裙直径较小,两端金具头较长,因尔对于相同高度,其电弧距离(即有效绝缘长度)小于瓷或玻璃绝缘子串,亦即绝缘子的耐雷水平小于同长度的瓷或玻璃绝缘子串。这种不利因数对长度越短的复合绝缘子越明显,特别是在110 kv及以下电压等级中显得尤为突出。通过对绝缘子冲击放电特性研究表明,110 kv结构高度1 230mm的复合绝缘子,其冲击放电电压相当于6.7片xp-70瓷绝缘子串, 冲击放电电压相当于7.3片xp-70瓷绝缘子串;因此对于雷电活动频繁的多雷区仍选用一般结构高度的复合绝缘子,在雷击时发生跳闸就是这个原因,电业局35 kv线路因雷击频繁跳闸就与此有关。所以多雷区使用复合绝缘子在不影响对

24、杆塔间隙距离情况下,应将复合绝缘子的长度增加1.11.15倍。通过近年来的研究表明,在现行中规定的110 kv复合绝缘子的电弧距离为1 000 mm,220 kv复合绝缘子的电弧距离为1 900 mm,对于多雷区是不够的,在新近颁布实施的四川省电力公司反事故措施实施细则(试行)中已明确要求220 kv复合绝缘子的电弧距离不小于2 050 mm,110 kv不小于1 050 mm,但对35 kv复合绝缘子的电弧距离没有给出,通过查阅相关资料7及其它省市电力公司的相关规定,建议35 kv复合绝缘子的电弧距离应在550580 mm左右(现有标准为450 mm);在防雷设计绝缘子选型时应当特别注意。对

25、于运行中的电弧距离不满足要求复合绝缘子,可在绝缘子顶部(接地端)增加一片大盘径空气动力型绝缘子或进行更换。另外为了保护合成绝缘子的伞裙在发生闪络后不会被灼伤,仍有较好的绝缘性能,在110 kv及以上线路中使用时,应在复合绝缘子两端安装均压环。(6)在雷击严重地区选择安装线路型避雷器。线路型复合外套金属氧化物避雷器,是近年来在35、110 kv线路上安装使用的一种新型避雷器,该型避雷器综合氧化锌避雷器与复合外套绝缘的优点于一身,免维护,体积小巧,易于安装,它可广泛用于雷电活动频繁地区,跨江铁塔,沿海地区,土壤电阻率高、杆塔接地电阻大的地区;以及巡线困难的山区,要求供电可靠性高的线路。随着新型35

26、、110 kv线路型复合外套金属氧化物避雷器的大量生产,并在雷击频繁地区的应用表明,线路型避雷器对保护线路绝缘子串免受雷电过电压引起的闪络,减少线路雷击跳闸率,提高线路耐雷水平效果明显。泸州电业局新况北线、二郎支线、古大线、观文支线设计采用的均为fxbw4-35/70型复合绝缘子,结构高度为650 mm,公称爬电距离1 080 mm,最小电弧距离450 mm;在挂网运行中,复合绝缘子表现了较好的抗污闪性能,但抗雷电冲击性能并不理想,线路投运后,雷击跳闸事故较严重,特别是新况北线,曾发生一个月因雷击连续多次跳闸事故。鉴于此情况,该局于2002年分别在35 kv新况北线16、24、29、39号杆各

27、加装hy5wz-51/34氧化锌避雷器一组。由运行单位,根据线路运行时遭受雷击情况,选择在易被雷击的地点分别在35 kv二郎支线、古大线上各安装4组氧化锌避雷器、35 kv观文支线上安装2组氧化锌避雷器。通过近年来的运行表明,效果明显,雷击跳闸情况大为改观,由原来一年多次,降为现在的平均一年不到一次。另外在110 kv杨大线上选用hy10cx-108320型串联间隙复合外套金属氧化物避雷器,避雷器通过支架固定悬挂安装于线路横担上,如图5所示。当线路遭受雷击过电压时,串联空气外间隙击穿,从而限制导线上产生过高的电压,保护了线路绝缘子不会被击穿发生闪络。通过近2年的运行结果表明,线路安装避雷器后可

28、明显减少因雷击所引发的线路跳闸,提高线路耐雷水平。(7)降低线路发生绕击的慨率。从文献2统计结果反映,线路落雷引起跳闸:绕击占55%,反击占45%;线路边相占75%,中相占20%;避雷线对边导线保护角小于15度占37%,保护角大于15度占63%。以上统计结果反映出,线路保护角过大所引起的跳闸所占比例较大,必须认真分析对待。因而在线路防雷设计时,结合具体情况,充分考虑地区地貌特征,合理控制避雷线对导线的保护角度a是减少绕击发生的重要手段。国网公司在新的典型设计中对保护角度a做出了更新的要求,110 kv铁塔保护角度a不大于10度;对电压等级高的线路提出了负保护角的要求,在以后的设计中应加以借鉴,

29、注意收集防雷电绕击的新方法、措施。(8)另外设计时在满足安全情况下,应尽量降低杆塔使用高度,对高杆塔采取增加绝缘措施;另外还应加强对于新投产线路的验收,按照验收规程,认真执行抽查接地体的埋深是否符合规程的要求,埋设长度是否达到设计的要求,接地体与接地引下线是否有可靠的电气连接,这些都是保证杆塔可靠防雷基础对已投运的线路,生产单位要加大对老旧线路的投资和改造力度,对运行中发现问题较多的线路、雷击频发区段,要引起足够注意,查找原因,尽快进行改造。2.架空输电线路防雷措施2.1线路现状在导致线路跳闸的原因中，110kv线路雷击跳闸次数占了77.8%，35kv线路雷击跳闸次数占了50%。由此可见，降低

30、雷击跳闸率刻不容缓。如果降低雷击跳闸率，那么，110kv及35kv线路的安全运行水平将大大提高。架空输电线路雷害事故的形成通常要经历这样四个阶段：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：（1）防直击，就是使输电线路不受直击雷。（2）防闪络，就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络。（3）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。（4）防停电，就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。2.2防雷措施对于线路防雷工作，应按照“层层设防，突

31、出重点，因地制宜，兼顾财力”的原则进行，有针对性地采取各种有效措施为线路设置一道道有力的屏障，防止雷电波的侵入，提高线路的耐雷水平，从根本上降低雷击跳闸率。2.2.1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电直击导线，同时还具有以下作用：（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，110kv及以上电压等级的输电线路都应全线架设避雷线。为了提

32、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2030。220kv及330kv双避雷线线路应做到20左右，500kv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。2.2.2装设线路自动重合闸装置输电线路遭受雷击跳闸一般都是瞬时性接地故障，大多数情况下都能在线路跳闸后自动重合成功，因此，装设线路自动重合闸装置，能大大提高线路的供电可靠性。2.2.3降低杆塔接地电阻降低杆塔接地电阻是最直接、最有效的防雷措施之一。接地电阻阻值的高低是影响杆（塔）顶电位高低的关键性因素。杆塔接地电阻如果过大，雷击时易使杆（塔）顶电位升高，对线路产生反击。若接地电阻满足

33、要求（见表1），则雷电波侵入时，绝大多数雷电流将沿着杆塔导入大地，不致破坏线路绝缘，从而保证线路的安全运行。对于一些土壤电阻率较高的高山、岩石等地带，常采用换土、敷设射线、埋设连续伸长接地体、使用降阻剂等方法，一般都能起到较好的降阻效果。良好的接地是线路得以安全运行的根本保障，若接地满足不了要求，雷电流就会泄导不畅，反而会使杆（塔）顶电位升高，对线路造成反击。因此，防雷与接地密不可分，难以割舍，必须协同一致，相互配合，线路防雷工作才能卓有成效。2007年第四季度，惠州地区按运行规范要求，对所管辖的线路的接地电阻进行了测量，将工频接地电阻大于15的地网全部更换，降低了线路的接地电阻。事实证明，降

34、低杆塔接地电阻的方法，大大降低了线路的雷击跳闸率。2.2.4改变线路的绝缘水平2.2.4.1提高线路耐雷水平，加强线路绝缘绝缘子性能的优劣将直接影响到线路的耐雷水平。线路运行单位应加强对绝缘子的全过程管理，加大对绝缘子的检测力度，严把质量检验关，防止劣质绝缘子挂网运行。对于已经挂网运行的绝缘子，应严格按照架空送电线路运行规程的规定定期对零值绝缘子进行检测，对不合格的应及时进行更换，并对绝缘子的劣化情况进行统计、分析，确保线路绝缘始终满足运行要求。根据调度数据，对于一些雷击频繁地区，适当加强了线路的绝缘配合，以提高其耐雷水平。通常情况下，110kv线路单串悬垂绝缘子串的绝缘子为7片，单串耐张绝缘

35、子串的绝缘子为8片，正常情况下均能满足防雷要求。但为了进一步增强线路的耐雷水平，提高绝缘子串的（50%冲击闪络电压值），每串绝缘子串可适当增加1片。根据近两年新建线路的实践证明，增加了1片绝缘子的线路投入运行后，耐雷水平大大增强，很少发生雷击跳闸事故。因部分地区污染情况较严重，可结合防治污闪工作，更换耐更高的合成绝缘子。根据南方电网污区划分新标准，惠州供电局对位于级污区的线路的绝缘子进行了更换，收到了良好的效果。2.2.4.2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，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

36、，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，雷电流经杆塔入地，避免了两相闪络。据计算，采用差绝缘后，线路的耐雷水平可提高24%。2.2.4.3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，闪络后该回路导线相当于地线，形成了对绝缘子片数多的另一回路导线的耦合作用，提高了绝缘子片数多的另一线路的耐雷水平，使之不发生闪络，保障了绝缘子片数多的另一回路线路

37、的连续供电。2.2.5加装线路避雷器避雷器应用在线路上作为防止直击雷防护，在国内已有十余年的应用历史，目前架空输电线路上装设的避雷器，运行情况良好。虽然应用避雷器对架线线路进行防雷保护的机理和理论还有疑问和争论，但它确实能消除或减少架空线路受雷击的事实已被越来越多的人认识与接受。2.2.6装设耦合地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12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隶_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

38、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，10年中只发生一次雷击故障，有文献介绍可降低跳闸率40%，显著提高线路耐雷水平。对于已经架设了避雷线且经常受雷害侵袭的杆段，若接地电阻受条件限制很难降低时，可在导线下方增加一条架空地线，称为耦合地线。耦合地线虽然不能减少绕击率，但能使该基杆塔地网与相邻杆段的地网得到良好的连接，相当于埋设了连续伸长接地体，这样当雷电反击线路时能增大对相邻杆塔的分流系数和导、地线间的耦合系数，间接地降低了杆塔的接地电阻，从而保护线路不发生闪络。一些经常遭受雷击的线路在加装了耦合地线后，线路雷击跳闸率降低了40-50%

39、左右。2.2.7加装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。在一些山区的山腰和斜坡处的杆塔，受地形的影响其避雷线的实际保护角比设计保护角要大，边导线超出避雷线的屏蔽范围，线路存在绕击区。根据线路绕击的耐雷水平计算公式：，可得出雷电绕击于220kv线路时的耐雷水平仅为13-14ka。也就是说，即使是一个只有20-

40、30ka的雷电流绕击线路时也可能会使线路发生闪络，导致线路跳闸。在防止绕击雷方面，一些单位已经做了很好的尝试。通常是在绕击雷活动频繁区段加装负角保护针，该保护针为上翘30长约2.4m的屏蔽针，安装在线路两边相，将绕击区屏蔽掉，可有效防止雷电绕击，起到了很好的防雷效果。2.2.8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。但是实际应用却存在以下缺陷，使用时应注意以下问题：2.2.8.1由于避雷针而导致雷击概率增大2.2.8.2保护范围小国内外不少防雷专家，对避雷针能对被保护物有多大的保护距离做了系统的研究，得出结论是：“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

41、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。2.2.8.3感应过电压、接触电压和跨步电压问题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入大地过程中，雷电流周围形成的磁场会产生截应过电压，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。2.2.8.4反击的危害当雷电被吸引到针上，将有数千安

42、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，会由针及引下线向被保护物发生反击，损坏被保护物。我国国标规定针距被保护物的空气中距离5m，针距被保护物的接地装置间的地中距离sd3m。2.2.9加装塔顶防雷拉线防雷拉线有分流和屏蔽的作用。在雷击杆塔顶部时，一部分雷电流经杆塔入地，一部分雷电流经防雷拉线入地，可以起到分流的作用，降低反击电位，减少反击的可能性。根据对某条线路雷电流幅值近20年的实测，在雷击杆塔顶部时，塔顶防雷拉线使塔身分流系数下降1.5倍，即耐雷水平至少提高了1.5倍，当雷电流绕过杆塔顶部的避雷线，在直击导线时，首先会触及防雷拉线，可以起到屏蔽作用，减少绕击的可能性。2.2.10应用雷电定位系统进行分析雷电定位系统是一种全自动实时雷电监测系统。当线路发生雷击跳闸时，雷电定位系统能准确定位雷击杆塔，帮助巡线人员及时查找故障点，大大节省巡线人员的故障巡视时间，使线路及时恢复供电，确保线路的供电可靠性。同时，通过对雷电定位系统的统计分析，能及时掌握雷电活动的规律、特性和有关数据，对防雷工作大有裨益。惠州地