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摘要：输电线路在运行过程中，遭受雷击损害，属于常见自然灾害，无可避免。只能采取合理的防雷措施，减少线路雷击概率，降低雷害损失。本文是作者根据其工作区域内的输电线路遭雷击的情况进行分析，然后提出具体的解决方案，以减少因雷击跳闸的现象，旨在为系统运行和检修人员提供解决这方面问题的思路。
关键词：输电线路；雷击；跳闸
1线路雷击过电压种类
可能在输电线路上产生跳闸原因的雷电过电压主要有以下几种：
1）雷电感应过电压。雷击于输电线路附近的地面时，可在导线上感应产生过电压，称为雷电感应过电压。感应过电压只会危害电压等级较低（如35kV以下）的输电线路。感应过电压的出现极为普遍，只要雷击线路附近的地面时，便会在架空线路的三相导线上出现感应过电压。此时的感应过电压的幅值一般不会超过300～400kV，因此不会引起导线闪络。
2）直击雷过电压。就是雷电直接击中线路引起直击雷过电压。直击雷过电压要比感应过电压的幅值大得多，因此对于线路防雷来说，主要是防直击雷。直击雷过电压又可分为反击雷过电压和绕击雷过电压两种：
（1）反击雷过电压。雷击于输电线路的杆塔或避雷线时，在杆塔的塔顶和横担上形成很高的电位，相应地在线路绝缘子串两端（即导线和横担之间）产生较高的电位差，造成雷击的线路跳闸故障。
（2）绕击雷过电压。当雷电绕过避雷线，即避雷线保护失效，直接击在导线上，由此造成的雷击线路跳闸故障。
2输电线路雷击故障类型
根据输电线路遭受雷击的闪络形式不同，可以将输电线路雷击故障大致分为直击故障和绕击故障两种类型。其中直击故障指的是当高空中的雷电直击到塔顶或者避雷线时，来自空中的雷电会分流，其中一部分雷电通过避雷线和输电线流在输电线路中流动，另一部分雷电则会顺着杆塔入地，在雷电流入地的过程中杆塔本身的电感以及接地电阻将会导致塔顶的电压迅速提高，从而形成高位电压，当塔顶电位与导线上形成的高位电压差大于绝缘子串的50%雷电放电电压时，杆塔上的绝缘子串就会发生从杆塔到导线的闪络。这种情况下产生雷击故障常被称为直击故障；而绕击故障则指的是高空中的雷云经过输电线路时，其对大地的房地将会和架空输电线路产生感应，如此一来就很容易绕过杆塔直接通过输电线路产生瞬间高压，造成输电线路的电位提高。当输电线路的电位和杆塔之间的电位差达到一定程度时，绝缘子串就会产生瞬间电流，从而造成雷击故障。值得注意的是，在实践中由于输电线路基本上都设置有避雷线，因此雷云绕击到架空线路的可能性较低，但是一旦产生绕击，其所带来的影响都远远的超过直击故障。
3输电线路雷击跳闸类型
经过统计分析娄底地区近几年的输电线路跳闸情况，引起线路跳闸雷击形式主要有以下几种：
（1）绕击类跳闸，其故障点的特点为线路架设有架空避雷线，故障点的接地电阻合格，故障点为单基单相或相邻两基同相，跳闸时故障点附近的雷电流幅值较小，故障点所处地形一般为山顶边坡等易绕击地形，故障相一般为水平排列的边相或垂直排列的中、上相。此类跳闸多出现在110kV、220kV线路当中；
（2）反击类跳闸，其故障点的特点为故障点的接地电阻不合格，故障点为一基多相或多基多相，跳闸时故障点附近的雷电流幅值较大，故障相一般为水平排列的中相或垂直排列的中、下相。此类跳闸在35~220kV线路当中均有出现；
（3）感应雷跳闸，其故障点的特点为线路未架设架空避雷线，故障点的接地电阻合格，故障点为一基多相或单相，跳闸时故障点附近的雷电流幅值较大，故障相一般为水平排列的边相或垂直排列的上相，且多发生在35kV及以下电压等级的输电线路上。
4高压输电线路防雷技术的开发与落实
探究高压输电线路防雷技术措施．要充分结合输电线路的绝缘性能、避雷设备的效果、输电架杆接地电阻等因素进行综合分析运用，高压输电线路的防雷技术一般包括以下几种：
4.1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：
（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电压等级的输电线路都应全线架设双避雷线，220kV及以上电压等级的输电线路在设计时都应在雷击多发区相应增加至3至4根避雷线。
4.2线路避雷器
线路避雷器的主要作用是雷击线路时，当雷电流达到一定幅值，避雷器就会动作，大部分雷电流从避雷器流入导线，传播到相邻杆塔。这种分流的耦合作用使导线电位提高，避免绝缘子发生雷击闪络。而在正常的情况下，避雷器恢复到正常的工作状态，从而提高系统的可靠性。线路避雷器主要应用于位于山区、海边等空旷易击点杆塔。在雷击跳闸比较频繁的易击点安装线路型避雷器，降低雷电易击点雷击跳闸次数的效果比较明显，有效降低线路故障巡视及维修工作量。线路避雷器有2种类型，即带串联间隙和无串联间隙，因运行方式不同和电站避雷器相比在结构设计上也有所区别。线路避雷器安装时应注意：（1）选择多雷区且易遭雷击的输电线路杆塔，最好在两侧相临杆塔上同时安装；（2）垂直排列的线路可只装上下2相；（3）安装时尽量不使避雷器受力，并注意保持足够的安全距离；（4）避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不小于25mm2，尽量减小接地电阻的影响。投运后进行必要的维护：（1）结合停电定期测量绝缘电阻，历年结果不应明显变化；（2）检查并记录计数器的动作情况；（3）对其紧固件进行拧紧，防止松动；（4）5a拆回，进行1次直流1mA及75%参考电压下泄漏电流测量。安装线路避雷器防止线路雷害故障有较好的效果。
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，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。
4.4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，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。
4.5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。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。
4.6装设消雷器
消雷器是一种新型的直击雷防护装置．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，应认真解决好有关问题。
4.7绕击及防治
雷电当其绕过了架在空中的避雷线时，会直接击中其中某相的导线，因此将其称为了绕击。基于其绝缘子串为杆塔最低耐雷水平基础部件，因而绝缘子串的闪络当有较小雷电相应电流经过之后就会跳闸。所以，运行中的输电线路很多雷击产生跳闸都是由于绕击所致。雷击的相导线、线路的频率之比就是绕击的概率，它通常呈现出单相的闪络状态。
输电线路都有避雷线保护角，若是避雷线保护角过大，容易使线路暴露在外面，增加受雷击的概率。因此，我们需要分析保护角大小与输电线路受到绕击的概率之间的关系，合理的设置避雷线保护角。电压等级越高，其避雷线保护角也应该越小。我们将线路绕击概率P与保护角α、塔高h之间的关系用下式表示。
通过大量的计算和统计，发现220kV高压输电线路受到绕击其保护角大多都在10度以上，当保护角增大5度时，绕击概率将增加一倍，这也就表明220kV高压输电线路的绕击概率会随着保护角的增大而增大，因此，必须将保护角控制在一定的范围内才能够减小线路绕击的机率。单式避雷线的保护角原则上都要控制在30°以内，110kV及以上线路不宜大于25°。双式避雷线的保护角应该控制在20°以内。单回路110kV～330kV线路的保护角不宜大于15°，500kV～750kV线路保护角不宜大于10°。对于双回及多回线路，66kV线路保护角应适当减小，110kV线路不宜大于10°，220kV及以上线路不宜大于0°。
要想使绕击跳闸尽可能减少次数，最好通过增加其绝缘子的片数以及减小对应保护角去实现。其中通过升高避雷线支架或改造杆塔的方式也可以有效减小保护角，在高级的线路中要做零或负保护角等输电设计。在有较多雷区或是极易引发雷击的多个部位以及较大跨度的线路之上可安置避雷器，主要是金属类氧化物，它和绝缘子串联、并联，从而形成绝缘闪络令线路避免遭受其雷击侵害。所以，在电网中要增设线路进行分流，增加避雷器数量提升防雷安全性。
塔高对绕击发生的影响也是比较大的。由式（1）可以看出，当塔高较小时，保护角也是比较小的，因此，在这样的情况下，绕击发生的可能性较小。当塔高逐渐增大时，保护角也将增大，则导致绕击概率也增大，这样就会使高压输电线路更加容易受到绕击，因此，必须设定塔高的限值以减小绕击概率。通过计算得出，当塔高小于35米时，线路发生绕击的概率较小。
4.8采用中性点非有效接地方式
在我国35kV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，不致于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35kV线路的钢筋混凝土杆和铁塔．必须做好接地措施。
4.9装设自动重合闸装置
一般来说．输电线路的绝缘性具有自动恢复性能．大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除因此安装自动重合闸装置对于降低线路的雷击事故率具有较好的效果。各级电压等级的线路均应尽量安装自动重合闸装置。
5雷电特征及其输电线路易雷击部位
一些地面上突出的建筑物极易被雷电击中，其中高跨在野外地区的输电线路就易被雷击中。这主要是由于输电线路处于架空状态时，其对地有较大的距离且线路比较长，因而易受雷击的侵袭。在传统统计中使用"雷暴曰”，体现雷电强度，虽然与雷电产生的次数没有直接性关系，但是可依照在单位天内仅产生一次的雷暴去描述雷电现象所持续的时间及其雷击的有效密度。所以，使用雷暴日能够有效预测出线路产生的雷击概率或频率就有些缺少科学性。使用落雷密度年均值却能更精准、更科学地表示出其雷击频率。通过研究相关理论知识以及实践观察等发现，线路遭受雷击侵袭不具有均匀性特征，它是雷击的主要特征。对于极易产生雷击的部位而言，主要是架空的杆塔和导线等。尤其是土壤具有较小的电阻率，例如：金属矿、河岸等都是易被雷击的部位。另外，土壤交接地由于具有较大的电阻率差异，故也易被雷击。为此，有必要对这些易雷击部位做好相应防治措施。
6结语
总之，电力输送过程中的雷击现象是复杂的，目前可行的防雷技术措施也是相对不足的。降低雷害概率．减少雷击线路输电安全事故，需要广大电力工程专业人员充分发挥技术才能，依靠科技创新，在实践中不断探索，积累经验，完善输电线路的防雷设施，才能开发更有效的防雷措施。
参考文献：
[1]《高电压工程基础》中国电力出版社2003
[2]《浅谈雷雨季节的防雷措施》《农村电工》2009
[3]《关于架空输电线路防雷保护的研究》《广东科技》2009年10期
[4]胡毅.输电线路运行故障分析与防治[J]．北京：中国电力出版，2007：63～121．
[5]张殿生.电力工程高压送电线路设计手册第二版[Z]．北京：中国电力出版社