电网的雷击闪络的机理及其防范

县乡电网一般由35千伏送电线路、35千伏变电所、10千伏配电网和0.4千伏用电网络组成，其绝缘等级相对较低，大多线路是通过丛山峻岭，地形高差较大。有些线路还处于雷电活动日平均值较大的多雷区，因而在雷雨季节常遭受雷电强烈活动的影响。

雷电是自然界中雷云之间或雷云与大地之间的一种放电现象，其特点是电压很高、电流很大，能量释放时间短，具有很强的危害性。如电网遭受雷击就可能造成停电事故，将给工农业生产带来损失，给人们日常生活带来极大不便。为此，在了解雷击闪络机理后。因地制宜采取各种有效的防雷措施，提高电网防御雷击的能力，从而提高电网供电的可靠性。

一、电网雷击闪络的机理

雷电放电机理是雷云中强烈的上升气流，在这种气流作用下，带正点的冰晶与带负电的水滴开始分离，形成一部分带正电荷，一部分带负电荷的雷云。由于异性电荷的不断积累，不同极性的云层之间的电场强度不断增大，当某处雷云的电场强度超过空气可能承受的击穿强度时，就形成了雷云的放电。不同极性的电荷通过一定电离通道互相中和而产生强烈的光和热，造成其附近空气的突然膨胀，即会发出霹雳的轰鸣声。由于雷云负电荷的感应作用，使附近地面积聚正电荷，从而使地面与雷云之间形成强大电场。当某处积聚的电荷密度很大时，使电场强度达到雷云与地面之间空气游离的临界值时，就为雷云对地放电创造了条件，如落雷击中电网导线即造成雷击闪络。

雷电的破坏作用主要是雷电流引起的，所以防雷设置必须按雷电流大小来考虑。但雷电活动的强度是因地而异，即使在同一地区，雷电活动强度也是有所不同，这是因为受局部气象条件的影响所致。从雷害事故资料表明，雷击地点、部位也有它的规律性，但由于地面物件性质和形状的差异，其所受雷击损坏的程度也不同。在电场强度增强时，地面物件的尖顶和边缘上的电场强度为最大，因而其雷击损坏程度也最大。而在旷野中，物件高度虽不高，但由于比较孤立突出，因而也比较易遭雷击。

根据县乡电网运行的实际，其电网遭受雷击闪络的主要原因有：

1.电网大跨度档距的线路易受雷击侵害。电网大跨度档距两侧杆塔是线路耐雷的薄弱环节，其原因是大跨度杆塔一般位于山头上，地势较高，因而易受雷击;其次是大跨度杆塔的间距较大，避雷线对线路导线的屏蔽作用较差，因而也容易引起雷击闪络。

2.电网大档距转角杆跳线串容易遭雷击。转角杆由于要达到保护塔头间隙能满足绝缘配合的要求，往往将横担往转角的外侧伸长，致使其受屏蔽保护的性能变差，因而遭雷击。

3.电网中的山区线路存在“易击段”。电网线路通过山区时，受地形、地貌、地质、气流等因素的影响，因而在这段地区的线路往往会出现重复性的雷击闪络。为此，对“易击段”线路应采取重点的防雷保护措施。

4.耦合地线终端容易造成闪络。线路的耦合地线，既有分流作用，又会增加耦合系数。在耦合地线的终端处，杆塔另一侧的耦合作用已失去，因而在同样雷电流下，绝缘子承受电压高于两侧均有耦合地线的杆塔，所以耦合地线终端易出现雷击闪络。

5.杆塔接地电阻对雷击闪络的影响。根据线路运行情况看，杆塔接地电阻在30Ω以上者，发生雷击闪络的约占50%以上，而接地电阻在30Ω以下者，发生雷击闪络的约占25%。可见杆塔接地电阻的大小也是发生雷击闪络的因素。

6.电网中山区线路遭雷击的跳闸率均大于平原地区线路的跳闸率。其原因是山区线路所处的地线、高度、环境等因素所致。

二、电网减少雷击闪络的保护措施

县乡电网遭雷击而发生闪络跳闸的相关影响因素较多，为确保线路安全运行，必须按电网所处地区雷电活动情况，因地制宜采取综合保护措施来减少雷击闪络的跳闸事故，为电网安全可靠运行打下基础。

1.电网设计时应注重防雷保护措施

(1)防直击雷的措施

电网中架空送电线路，其最有效的保护方式，是采用接地的架空避雷线，而且避雷线的保护角愈小，其遮蔽效果也越好。为此，在变电所进出线段应设计架设1~2km的架空避雷线。对35kV系统而言，大多是采用中性点不接地的小电流接地系统，这种接地方式可允许单相接地故障的短时运行。因而在线路设计时，应把无架空避雷线的部分线路，尽量设计为导线的三角型排列，使最上面一相导线起到避雷线作用。而架空避雷线进线段应设计为水平排列的门型杆塔。因双避雷线对雷电流有分流作用，起到降低雷击时杆顶电位的作用，从而使雷击跳闸率减少。

(2)防感应雷的措施

在变电所进线段避雷线的设计上，不能将进线的避雷线引到变电所出线的龙门架上，只能引到线路的终端杆塔处。同时还要加强线路的绝缘强度，因而设计师每串绝缘子应多加一片，用以加强绝缘。

另外，在线路设计中还要着重降低杆塔的接地电阻，可通过延伸接地极或使用长效化学降阻剂等措施来降低接地电阻。降低杆塔的接地电阻，可降低雷击时杆塔顶端的电位，使之不易发生线路绝缘的反击。对电网中的大跨度杆塔的保护角和转角杆的跳线，在设计时应采取屏蔽保护措施。

对35kV输电线路的个别薄弱杆塔，设计时应考虑加装保护间隙，或设法增强绝缘强度，以免雷击损坏事故的发生。由于大跨度杆塔的档距大，地势较高，也是线路耐雷薄弱环节，对此在线路设计时应提出加强防雷的保护措施，以提高线路的耐雷水平。

2.投运线路的防雷保护措施

(1)架设屏蔽

输电线路的变电所进出段上架设避雷线，其主要作用是减少雷电直击导线。从投运线路杆型来看，其杆型是套用标准设计的，这在多雷活动区其保护角一般偏大，屏蔽性能相对较差。为此，对已投运线路可在杆塔顶端加装屏蔽针，以加强塔头的屏蔽保护作用。对转角杆塔，其转角外侧跳线也应加装横向屏蔽针进行保护。同时对加装屏蔽针的杆塔，还要注意降低杆塔的接地电阻(R<10Ω)

(2增加分流

输电线路的杆塔若遭受雷击，入地雷电流将在塔身与接地电阻上产生高电压，若增加分流可减小杆塔的反击电位。增加分流措施：一是加装耦合地线，其作用是增加分流和增大地线与导线的耦合系数。运行经验表明，耦合地线作为防雷措施是有效的，但对加装耦合地线的终端杆塔，特别要通过采用有效措施来降低接地电阻，否则防雷效果欠佳。二是铺设延伸接地体。运行实践表明，延伸接地体可起到增加地下散流，对导线又有耦合作用，因而可减少雷电的反击几率。三是降低杆塔的接地电阻。因杆塔的接地电阻与塔顶电位直接相关，按规程要求，一般地区杆塔的接地电阻应不大于10Ω，对于高电阻率土壤地区也不宜大于20Ω。

(3)线路要保持应有的绝缘水平。

各种电压等级的线路，保持应有的绝缘水平是电网安全运行的基础。为此，对已投运的线路也要进行必要的检查和测试，使之保持线路的绝缘性能良好，以利电网的安全运行。其措施：一是加强绝缘子质量的全过程管理，确保挂网运行绝缘子的质量良好。二是加强对挂网运行绝缘子的零值检测。三是及时更换挂网运行中的劣质绝缘子。四是对雷电活动强烈而时有造成线路跳闸频繁的杆塔，可适当增加绝缘子的片数，以提高承受反击电压的能力。

三、结束语

电网防雷成效是电力行业多举措防雷保护的缩影，也是芸芸众生善享灿烂光明的重要砝码。为此，在掌握雷击闪络机理后，才能有的放矢地强化防雷耐雷的素质，并能以科技之魂引领电网的防雷措施。

鉴于电力防雷的特殊性，因而可通过信息监测掌握雷电活动的踪迹。除开展常规的防雷设备检测外，还要进一步建立电力与气象的防雷合作机制，发挥电力防雷定位信息系统和气象雷电预报的优势，使之能有效防雷耐雷，从而增强电网防御雷击的能力，既在雷鸣电闪之时，电网安然无恙。