500kV输电线路中，为什么避雷线要与大地绝缘且安装间隙

避雷线的防雷原理与避雷针相同，主要用于输电线路的保护  可用来保护发电厂和变电所，近年来许多国家采用避雷线保护500kV大型 超高压变电所。  用于输电线路时，避雷线除了防止雷电直击导线外，同时还有分流作用， 以减少流经杆塔入地的雷电流从而降低塔顶电位  避雷线对导线的耦合作用还可以降低导线上的感应雷过电压。  单根及双根避雷线的保护原理

　　【摘 要】输电线路的安装随着电力能源的应用需求的提高也逐渐增加，输电线路安装之后经常会发生事故，基本的事故为雷击。由于雷击是一种自然现象，不同地区，不同季节的发生频率不一，所以解决起来难度较低，针对我国目前防雷举措的现状，笔者提出了部分防雷意见，以供相关电力工作人员的参考和借鉴。
　　【关键词】电力系统；防雷措施；输电线路
　　
　　引言
　　输电线路和输电设备受到建设的需要，经常是露天安装，受到自然环境的影响程度也就相对比较大。对于输电线路而言，最主要的天气影响即为雷击。雷击产生的强电流与输电线连接时可能致使输电线路毁坏，影响电力系统的正常运作，同时也可能引发火灾，或者带来相应的生命财产损失。由于我国幅员辽阔，电力需求比较大，因此受到不同环境和地质经济等因素的影响，输电线路安装的质量也不同，引发的事故程度不同，引发的事故原因也不同，由于原因不明确，所以对于输电线路的防雷技术的研究难度相对来说比较大。
　　下面将对不同地区的输电线路雷击引发原因进行科学的概括，只有明确了事故发生的原因，才能具体问题具体分析，提出进一步的防雷措施。
　　1、雷害原因分析
　　输电线路雷击闪电是由雷云放电造成的过电压通过线路杆塔建立放电通道，导致线路绝缘击穿，这种过电压也称为大气过电压，可分为直击雷过电压和感应雷过电压。雷击主要是通过建立一个放电泄流通道，从而使大地感应电荷中和雷云中的异种电荷，因此雷击和接地装置的完好性有直接的关系。
　　输电线路基本受到直击雷电的影响，直击雷又分为反击和绕击，都严重危害线路安全运行。在制定防雷措施之前，应该对该地的主要雷击类型进行系统的把握，只有这样才能具体问题具体分析，使得制定的防雷举措合理有效。
　　同时反击雷也是一种常见的现象，它主要与绝缘强度和杆塔接地电阻有关，一般发生在绝缘弱相，无固定闪络相别，所以对于反击雷过电压应采取降低杆塔接地电阻，加强绝缘，提高耐雷水平。绕击雷过电压是雷电绕过避雷线直接击中导线而出现的雷过电压，主要与雷电流幅值，线路防雷保护方式，杆塔高度，特殊地形有关，主要发生在两边相。目前对绕击雷过电压采取的主要措施是减少避雷线保护角，安装避雷器等。
　　经过电力工作者多年工作经验的积累和相关数据的研究，基本可以确定不同地形的雷击发生概率不同，而且雷击的具体种类也相应的有所差异，比如山区线路由于地形因素的影响和有效高度的增加，绕击率较高；平原，丘陵地区的线路则以反击为主。所以针对不同的地形也应该采取区别的防雷措施。
　　雷击现象的发生概率和发生类型是由多种原因导致形成的，只有进行实地的考察和具体数据的分析，才能基本的进行雷击类型和概率的确定，因此工作人员需要进行必要的实地考察。
　　2、防雷措施
　　防雷措施的制定主要是为了降低输电线路的受到雷击影响的概率，保证电力系统安全有效的运行。而输电线路受到雷击的影响概率时因地而异的。所以，防雷措施的制定是一项复杂而系统的工作，需要考虑到线路经过地区的地质条件、气候条件、土壤构成。社会经济条件等等。同时防雷措施的制定还应该从经济角度出发，尽量减少不必要的经济支出，节约电力系统的投资成本，为此，除去安装必要的防雷装置以外，还应该注意以下几个具体的环节。
　　2.1减小外边相避雷线的保护角或者采用负角保护
　　忽略了山坡对防雷保护角的影响，则造成了杆塔防雷保护角不能满足防雷设计的实际要求，增加了线路闪络次数，影响了电网安全运行。针对山区运行线路容易受绕击的情况，建议采用有效屏蔽角公式计算校验杆塔有效保护角，以便设计时针对保护角偏大情况采取相应措施减少雷电绕击概率。
　　2.2加强绝缘和采用不平衡绝缘方式
　　在雷电活动强烈地段、大跨越高杆塔及进线段，应增加绝缘子片数。通过适当增加绝缘子片数，增大导线和避雷线间的距离，达到加强绝缘的目的。随着同杆塔架设双回线路的不断出现，当普通的防雷措施不能满足要求时，采用不平衡绝缘方式可避免双回线路在遭受雷击时同时跳闸。其原理是两回路的绝缘子片数不同，遇到雷击情况时，绝缘子片数少的一回路先闪络，闪络后的导线相当于避雷线，增加了对另一回路导线的耦合作用，提高了另一回路的耐雷水平，使之不发生闪络，保持连续供电。
　　2.3接地装置的处理
　　a.高压输电线路耐雷水平随杆塔接地电阻的增加而降低。对土壤电阻率较高地区，应选择更换接地网形式和置换土壤的方法，达到降阻。在雷雨季节前，对雷击多发区域线路应按规程要求的方法，进行杆塔接地电阻测量；b.接地装置埋深，要求大于0.6m。由于接地装置是深埋于地下的，所以要求工作人员要做好防腐的工作处理，同时应该进行定期的检查，确保接地装置没有被人为破坏。同时对于地下线路的挖掘还需要进行相应的质量监督，只有符合质量标准的才能进行下一步的线路安装，对于不合格的挖掘工作应该及时指出，限期整改，整改合格后才能继续施工。c.降低杆塔接地电阻，还需要确保架空地线、接地引下线、地网相互之间的良好连接。
　　2.4安装避雷器
　　避雷线的架设在一定程度上降低了导线上的感应过电压，但不是完全消除，这就要求安装避雷器来将雷电流泄放到大地，从而限制过电压，保障输电线路及设备的安全。
　　2.5装设自动重合闸装置
　　由于线路绝缘具有自恢复性能，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。
　　2.6加强雷电监测，消除设备隐患
　　雷击闪络中单相闪络机会最多，闪络地点也是一基杆塔比较多见，但有时也有连续几基同时闪络，或相隔几基闪络的。所以，故障巡查时，不能只查到一个故障点就结束故障巡视，而应把全区段查完。对110kV及以上输电线路可以应用雷电定位系统，雷电定位系统是一种全自动实时雷电监测系统。该系统的最大优势是可以实现机械自动雷电监测，根据监测的结果能够准确快速的定位故障发生点，提高了工作效率。同时人们可以根据自动监测的数据进行系统的分析，总结经验，通过自动化系统生成的数据具有更高的准确性和可靠性。最后，通过自动监测系统的安装能够减少工作人员的工作量，节省电力系统的劳务成本输出。
　　3、结语
　　综上所述，输电线路的雷击现象是一种自能减少而不能杜绝的客观存在现象，首先人们应该对于雷击现象树立正确意识，提高防雷的安全认识，其次，应该对不同地区的输电线路进行实地的考察，提出合理的防雷措施，最后防雷措施的安装应该在统筹兼顾的基本指导思想下展开，保证防雷措施既能保证电力系统的安全运行又能节省电力系统的资金投入。这需要广大电力工作者不断总结经验，并进行必要的知识理论学习，只有这样才能逐渐完善输电线路的防雷技术。
　　参考文献
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架空地线是保护免遭雷闪袭击的装置。又称避雷线。简称地线。输电线路跨越广阔的地域，在雷雨季节容易遭受雷击而引起送电中断，成为中发生停电事故的主要原因之一。安装架空地线可以减少雷害事故，提高线路运行的安全性。架空地线是高压输电线路结构的重要组成部分。高压及超高压占地面积广，要求防直击雷的区域大，安装会有困难，因而有时也采用架空地线保护，架空地线都是架设在被保护的导线上方，高压输电线路杆塔，最上方两条线为架空地线（即避雷在线路上方出现雷云对地面放电时，雷闪通道容易首先击中架空地线，使雷电流进入大地，以保护导线正常送电。同时，架空地线还有作用，当线路附近雷云对地面放电时，可以降低在导线上引起的雷电感应。架空地线必须与杆塔接地装置牢固相连，以保证遭受雷击后能将雷电流可靠地导入大地，并且避免雷击点突然升高而造成反击。 重要的输电线路一般采用两根架空地线以将被保护的导线全部置于它的保护范围内。此范围通常用保护角来表示。角是指架空地线与最外侧的导线所处的平面和架空地线垂直于地面的平面之间所构成的夹角。一般取[kg2]≤20～30即认为导线已经可以受到保护。 架空地线由于不负担输送电流的功能，所以不要求具有与导线相同的导电率和导线截面，通常多采用钢绞线组成。线路正常送电时，架空地线中会受到三相电流的电磁感应而出现，因而增加线路功率损耗并且影响输电性能。有些输电线路还使用良导体地线，即用铝合金或铝包钢导线制成的架空地线。这种地线导电性能较好，可以改善线路输电性能，减轻对邻近通信线的干扰。 架空地线经过适当改装还可兼用作通信通道，为此，已研制出新型架空地线复合型光导纤维电缆，使它具有避雷、通信等多种功能。

架空地线的作用是： (1)减少了雷电直击导线的机会，降低了线路绝缘承受的雷电过电压幅值。当雷击于塔顶或地线上时，塔身电位很高，加在绝缘子串上的电压等于塔身电位与导线电位之差，这个电压一般远比雷直接击中导线时绝缘子串上的电压低，不会导致闪络放电。但是，如果接地电阻很大，则塔身电位将会很高，这时就会发生逆闪络，也就是通常说的“反击”。 (2)对导线有耦合作用。当雷击塔顶或地线时，由于耦合，导线电位将抬高，所以耦合可使绝缘子串上的电压降低。因此，为了减少“反击”，在接地电阻很难降低时，可以利用架空地线的分流、耦合性质，在导线下面再增加一条耦合地线。 (3)由于避雷线接地，所以它可以屏蔽感应雷对导线的作用，降低感应雷过电压。

避雷作用。

10kV的城区内高压配电线路大多数采用带有绝缘外皮的导线,但即使有绝缘外皮也需要用一个或几个瓷瓶来对线杆或铁塔进行绝缘.
35kV及以上的高压输电线路则采用裸导线,因电压等级的不同使用更多的瓷瓶进行绝缘.这一点你可以通过观察你身边的线路就可以直接看出来。
由于各地区的污秽等级不同,不同地区相同电压等级的线路瓷瓶串中瓷瓶的个数也有不同.
110kV 7片;220kV 13片;330kV 17片;500kV 25片。

　　【摘 要】雷电是妨害电力系统尤其是配电系统的正常运行的重要因素之一，所以，有杆部门应该根据配电所的具体情况，做好防雷接地工作，下文中笔者将结合自身工作经验，从影响接地装置的因素、接地电阻值对输电线路防雷影响、传统的防雷接地措施、新型接地棒的介绍等几个方面，谈谈对该问题的认识。
　　【关键词】配电系统;避雷器;垂直地接;铜镀钢接地棒
　　雷电对于电力系统的影响可以概括为两个方面：即危害性大和随意性强。所以，做好防雷工作要从配电系统的日常运行和接线入手，避免因为类低昂的突发导致的各类安全事故的发生。下文中笔者将就配电系统的防雷和接地技术展开论述，诸多不足，还望批评指正。
　　1、影响接地装置的因素
　　在配电系统中，为了保证线路的运行安全，必须进行一定的防雷和接地设置，而一般来说该防护装置由接地体与接地引下线两部分构成。接地电阻的主要作用是使雷电产生的电流顺利的流入大地，以免其对运行中的系统设备和线路造成干扰和损害，提高运行的安全性和可靠性。
　　2、接地电阻值对输电线路防雷影响
　　对于110～500kV的线路来说，防雷接地的电阻值应该控制在5～10Ω，一般线段控制于5～20Ω，而对于110～220kV线路来说，要重点布置，因为在同样的电阻值下，110～220kv的耐雷水平会比其他线路低四分之一。可见，接地电阻值是防雷设置的重要影响因素。
　　3、传统的防雷接地措施
　　3.1配电线路的防雷与接地
　　目前我国的电力系统中采用的防雷装置主要是避雷线和避雷器，而这两种装置的选择和布置要根据不同的电压等级和线路情况进行区别，下文中笔者将逐一进行分析。
　　⑴10kV裸导线线路。一般来说，采用避雷线对其进行防雷设置即可，但是由于防雷线具有造价高和施工复杂等特点，所以在目前的线路防护中避雷线的使用并不常见，实践中，在雷电活动频繁的线段安装避雷器是一种常见的做法。
　　⑵10kV绝缘线线路。随着我国的电力系统的发展，电网改造的推进，交联聚乙烯架空绝缘线被广泛的采用。虽然架空绝缘线具有一定的防雷接地功能，但是为了保证系统的安全，要进行必要避雷器的设置。
　　⑶低压线路。对于低压线路来说，实践中常采用变压器出口处安装低压避雷器的方法进行防雷设置。值得注意的是，接地电阻以低于4Ω为宜。
　　3.2输电线路的防雷与接地
　　对于输电线路来说，防雷与接地的设置同样要充分考虑电压等级和系统运行方式，制定科学合理的实施方案。
　　①对于35kV线路的防雷设置来说，由于其从成本和施工工艺考虑都不宜全线架设避雷线，所以只需架设1～2km的避雷线，只根据需要在雷电活动强烈的地段安装避雷器。
　　②而对于110kV线路来说，则可设置全线的避雷线，遇到山区等自然环境较差的线路段，应该采用双层避雷线，反之对于一些雷电活动轻微的地区，可以视情况减免避雷线的设置。
　　3.3电气设备与电子设备的防雷与接地
　　（1）变电所设备的防雷与接地。对于变电所的防雷设置我国的有关文件和规范中有着这样的规定，即在接地防雷设置时建筑物与设备应采用等电位连接，而不可选用独立的接地网进行连接。
　　（2）计算机、通讯等自动化设备的防雷接地。对于建筑物内的重要信息传输系统和设备的接地防雷设置，应该尽量使其与大楼的接地网形成等电位，再辅以避雷器的运行进行安全防护。
　　3.4配电变压器的防雷
　　为了更有效的实施防雷保护以及针对低压配电线路用户的电气安装等问题宜采用低压侧安装避雷器，具体如下：
　　低压侧安装避雷器配电变压器采取3点联合接地方式，其感应电压远远变压器高压绕组的允许冲击电压,会击压侧绕组,损坏变压器。因而一般在低压侧也加避雷器，当低电位升高时,通过避雷器放电,使线圈只承受低压避雷器的残压，高压中性点附近的过电压就被限制在可承受之内。
　　4、新型接地棒的介绍
　　4.1传统接地材料的局限性
　　传统垂直接地往往镀锌角钢来实现，接地按国家相关接地要求，我们知道只需单点或两点接地即可满足国家要求。但是实践中传统材料还是存在一定的局限性：
　　（1）镀锌扁钢标准长度为2.5米，通过上面公式我们知道，L＝2.5m，因此在部分土壤电阻率较高的地方，接地电阻很难达到国家要求值小于4欧；
　　（2）镀锌角钢因为截面较大，在工程施工中需要大面积开挖破坏路面，安装周期长，安装难度大，费时费力；
　　（3）镀锌角钢耐腐蚀性不高，使用5～10年就有可能断裂，作为接地隐蔽工程无法察觉；如未锈断，但因截面被腐蚀减小，导流能力大大下降，经受不住故障电流和雷击电流的冲击，容易引起二次反击事故。
　　4.2铜镀钢接地体的优点
　　（1）铜镀钢接地棒单根长度1.22米，可以通过螺纹连接器组装成任意长度，因此可以增加垂直接地极长度实现降低接地电阻，从而达到国家标准接地要求值；
　　（2）铜镀钢接地棒直径小，安装方便，不用破坏路面，做单点接地时只需开挖12cm×12cm大小的表面；安装难度小，周期短；
　　（3）铜镀钢接地棒抗腐蚀能力优异，使用寿命长达40年，铜的导电性是钢材的8倍，抗腐蚀性是钢材的10倍。虽然铜材一次性投入比钢材的大，但铜的使用寿命长，因此，从综合使用的费效比看，铜明显优于钢，不但能省下多次翻修、维护、改造的费用，节约时间及人力物力，更提高了系统使用的稳定性。目前只有中国，前苏联等少数国家和地区采用钢作为接地的主要材料，而其它世界包括欧美等国家均采用铜质或镀铜材料作为接地的主要材料，以达到防腐和降低接地电阻的目的。
　　5、结论
　　综上所述，配电所的防雷接地系统是一项系统性、复杂性的工程，因此需引起我们的重视。电力系统部门应根据各地方的不同情况，采取切实可行的防雷方案，科学的规划设计是防治雷击的前提，优良的施工流程则能够保证规划的正确实施，只有这样才能将雷害带来的损失降低到最低限度。上文中笔者结合自己的工作经验，对该问题进行了浅析，诸多不足，还望批评指正。
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