如何防止架空线雷击？

雷击架空线造成跳闸事故在电网事故中占有很大比例。同时，雷击线路从线路入侵变电站也威胁着变电站的安全。因此，雷击直接影响整个电力系统的安全运行。

1.雷击架空线的形式

它可以分为直接雷过电压与感应雷过电压两种。

（1）直接雷过电压 当带电的雷云接近架空线时，雷电流沿空中通道注入雷击点，如避雷线、杆塔或导线等。击中架空线后，以电压波和电流波的形式分路前进，引起直接雷过电压。

（2）感应雷过电压 当雷击于线路附近地面时，导线上产生了强电感应而形成感应过电压。它的幅值正比于雷电流幅值，而与雷击地面点与导线的距离成反比。感应电压大小还与导线距地面高度有关，导线离地面越近，感应电压越小，因为导线对地电容与它对地距离成反比。根据《电力设备过电压保护设计技术规程》（以下称《规程》）建议，当雷击点离开线路大于65m时，雷云对地放电在架空线上的感应雷过电压最大值可按下式计算：

式中 U_g——雷感应过电压幅值（kV）；

I——雷电流幅值（kA）；

S——雷击点距线路的距离（m）；

h_d——导线悬挂点的平均高度（m），其数值为导线悬挂点对地高度，f为弧垂。

由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大，雷电流幅值一般不超过100kA。实测证明，感应电压一般不超过500kV。对35kV及以下线路会引起闪络；但对110kV及以上线路，由于绝缘水平较高，所以一般不会引起闪络。

如果架空导线上方架有避雷线，由于其屏蔽效应，导线上感应过电压就会降低。其幅值按下式计算：

U_g′=U_g（1-k） （13-3-2）

式中 U_g′——有避雷线时，导线上感应过电压幅值（kV）；

U_g——不计避雷线时，导线上感应过电压幅值（kV）；

k——耦合系数。

雷击杆塔时，将在导线上感应出与雷电流的极性相反的过电压，其计算方法与上述雷击地面感应电压计算方法不同。对一般40m以下无避雷线的线路，雷击杆塔的感应过电压最大值按下式计算：

U_g=αh_d （13-3-3）

式中 U_g——感应过电压幅值（kV）；

h_d——导线悬挂点平均高度（m）；

α——感应过电压系数（kV/m）；其值等于以kA/μs计的雷电流平均陡度，即α=I/2.6。

有避雷线时，由于其屏蔽效应，同样

U_g′=U_g（1-k）=αh_d（1-k） （13-3-4）

2.架空线路的耐雷水平

能引起架空线路绝缘闪络的起始雷电流称作架空线的耐雷水平。

根据《规程》规定，有避雷线的线路，在一般土壤电阻率地区，其耐雷水平不宜低于表13-3-5所列数据。

对有避雷线的线路，当雷击于避雷线档距中央时，可能引起避雷线与导线间的空气间隙击穿，造成短路事故。根据我国多年运行经验，《规程》认为如果档距中央导线与避雷线间的空气间隙距离满足下列经验公式时，则一般不会出现击穿事故。

S=0.012l+1

表13-3-5 有避雷线架空线路的耐雷水平 （单位：kA）(www.xing528.com)

注：1.较大值用于多雷区或较重要的线路。

2.双回路或多回路杆塔的线路，应尽量达到表中的数值。为此，可采取改善接地，架设耦合地线或适当加强绝缘等措施。

式中S ——导线和避雷线间空气距离（m）；

l——档距（m）。

3.架空线路的防雷措施

架空线路的防雷方式，应根据线路的电压等级，重要程度，系统的运行方式，线路经过地区的雷电活动的强弱，地形、地貌的特点，土壤电阻率的高低等因素，并结合当地原有线路的运行经验，通过技术经济分析比较，因地制宜采取合理保护措施。主要有：

（1）架设避雷线 根据《规程》规定，220～330kV架空线路应沿全线架设地线；年平均雷暴日数不超过15d的地区或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可架设单地线，山区宜架设双地线；500～750kV输电线路应沿全线架设双地线。

有避雷线的线路，在一般土壤电阻率地区，其耐雷水平不宜低于表13-3-5所列数值。

避雷线与导线的配合应符合表13-3-6的规定。

表13-3-6 避雷线与导线配合表

杆塔上避雷线对边导线的保护角，对于单回路330kV及以下线路的保护角不宜大于15°，500～750kV线路的保护角不宜大于10°；对于同塔双回或多回路，110kV线路的保护角不宜大于10°，220kV及以上线路的保护角不宜大于0°（甚至负保护）；单地线线路不宜大于25°；对重覆冰线路的保护角可适当加大。

为防止雷击避雷线时热效应及冲击效应使避雷线断股甚至断线，应采用热容量比较大的股径较粗的钢绞线来作为避雷线。

（2）降低接地电阻 降低接地电阻是提高线路耐雷水平，防止反击的有效措施。根据《规程》规定，有避雷线的线路，每基杆塔不连避雷线的工频接地电阻，在雷季干燥时，不宜超过表13-3-7所列的数值。

小接地短路电流系统中35kV及以上无避雷线线路，宜采取措施减少雷击引起的多相短路和两相异点接地引起的断线事故。钢筋混凝土电杆和铁塔，以及木杆线路中的铁横担均宜接地。接地电阻不受限制，但多雷区不宜超过30Ω。钢筋混凝土电杆和铁塔应充分利用其自然接地作用，在土壤电阻率不超过100Ω·m，或有运行经验的地区，可不另设人工接地装置（上海地区变电站出线2km内接地电阻不大于2Ω，2km外不大于5Ω）。

（3）架设耦合地线 耦合地线的作用是增加避雷线与导线间的耦合作用，以降低绝缘子串上的电压。此外，耦合地线还增加对雷电流的分流作用。

一般情况下，档距中央耦合地线与导线间在最大弧垂时的距离不应小于表13-3-8所列的数值。

表13-3-7 有避雷线架空线路杆塔的工频接地电阻

①如土壤电阻率很高，接地电阻很难降低到30Ω时，可采用6～8根总长度不超过500m的放射形接地体，或连续伸长接地体，其接地电阻不受限制。

表13-3-8 档距中央耦合地线与导线间的最小距离

①800kV及1000kV相关距离有待设计确定。

（4）系统采用中性点经消弧线圈接地 为了减少雷击引起的多相短路事故，可考虑将系统采用不接地或经消弧线圈接地的方式。

（5）装设自动重合闸 线路绝缘子在雷击闪络后，一般都能在线路跳闸后自动恢复绝缘性能，绝大多数雷害是单相闪络，采用重合闸，可以减少检修工作量，提高供电可靠性。

（6）装设管型避雷器 一般在线路交叉跨越处和在高杆塔上装设管型避雷器以限制过电压。高杆塔由于本身高，容易受雷击，而且其自身电感大，感应过电压高，易使绝缘闪络，可采用增加绝缘子串片数的办法来提高其防雷性能。一般对40m以上高度的杆塔，每增加10m，相应增加一片绝缘子。超过100m高的杆塔，其绝缘子数量应结合运行经验通过计算确定。

（7）装设氧化锌避雷器 氧化锌避雷器是20世纪70年代发展起来的一种避雷器，它主要由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压（叫压敏电压），在正常的工作电压下（即小于压敏电压），压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击电压作用下（大于压敏电压），压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻被击后，是可以恢复绝缘状态的；当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。因此，如在电力线上安装氧化锌避雷器后，当雷击时，雷电波的高电压使压敏电阻击穿，雷电流通过压敏电阻流入大地，可以将电源线上的电压控制在安全范围内，从而保护了电气设备的安全。