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架空配電線路雷擊分析與防治措施

文檔作者：鄭暉廖華武李既明鄧杰文滿超楠文檔來源： 1．長沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 2．湖南懷化電業(yè)局		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年07月14日
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上一篇：架空送電線路拉線被盜的原因分析及防范措施

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第26卷第1期
2013年1月
廣東電力
GUANGD0NG E]U R_C PoWER
Vo1．26 NO．1
Jan．2013
doi：10．3969／j．issn．1007-290X．2013．01．020
架空配電線路雷擊分析與防治措施
鄭暉 ，廖華武 ，李既明 ，鄧杰文 ，滿超楠
(1．長沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，湖南長沙410076；2．湖南懷化電業(yè)局，湖南懷化418000)
摘要：結(jié)合架空配電線路在實際運行中的雷害情況及典型事例，對目前架空配電線路防雷現(xiàn)狀及存在問題進行
全面分析，認(rèn)為配電線路在絕緣水平、絕緣配合、防雷措施等方面存在許多問題。針對此，提出提高架空配電
線路絕緣水平、安裝可調(diào)式過電壓保護間隙、優(yōu)化中性點接地方式、在特定地點安裝避雷器、拆除不合理防雷
設(shè)備、對架空線路進行運行維護等關(guān)鍵防雷措施，以提高架空配電線路的耐雷水平及供電可靠性。
關(guān)鍵詞：配電線路；雷擊；絕緣水平；絕緣配合；可調(diào)式過電壓保護間隙；防雷措施
中圖分類號：TM863 文獻標(biāo)志碼：B 文章編號：1007．29Ox(2013)01．0089．04
Lightning Stroke Analysis and Prevention M easures for
Overhead Distributing Lines
ZHENG Hui ，LIAO Huawu2，LI Jiming ，DENG Jiewen ，MAN Chaonan
(1．Electrical and Information Engineering Institute of Changsha University of Science and Engineering，Changsha，Hunan
410076，China；2．Hunan Huaihua Power Bureau，Huaihua，Hunan 418000，China)
Abstract：This paper analyzes present lightning protection status quo and existing problems of overhead distributing lines by
combining damages caused by thunder and typical examples in practical operation and it considers that there are SO many
problems of distributing lines in insulation level，insulation coope ration and lightning protection measures．Aiming at this，it
proposes several key lightning protection measures such as improving insulation level of overhead distributing lines，installing
adjustable over voltage protection gap，optimizing neutral—point grounding way，installing arrester at specified place，removing
unreasonable lightning protection equipments and carrying out operational maintenance for overhead lines in order to
improve lightning resistance level and power supply reliability of overhead distributing lines．
Key words：distributing line；lightning stroke；insulation level；adjustable over voltage protection gap；lightning protection
m ( SUre
運行經(jīng)驗表明，配電網(wǎng)的雷害事故約占整個電
力系統(tǒng)全部雷害事故的60％～70％ ，嚴(yán)重威脅著
供電安全。架空配電線路桿塔高度不高，且由于建
筑物和樹木的屏蔽作用，雷直擊線路的概率較小，
但中、低壓配電網(wǎng)的架空線路無避雷線保護，絕緣
水平低，遭受直擊雷很容易跳閘，發(fā)生雷擊損害事
故；另一方面，幅值可達400～500 kV的感應(yīng)雷
過電壓對絕緣水平較低的架空配電線路是很大的威
脅。因此，對架空配電線路采取有效的防雷措施，
收稿日期：2012．08—08 修回日期：2012．09．21
確保配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行是亟需解決的重要問題。
1 目前架空配電線路防雷存在問題分析
1．1 架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線
隨著架空絕緣導(dǎo)線在配電線路中的廣泛應(yīng)用，
由雷電過電壓造成的絕緣導(dǎo)線斷線事故頻頻發(fā)生。
例如，2010年7月河南漯河市某10 kV配電網(wǎng)遭
受雷擊，導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線多處發(fā)生斷線事故。圖1為
河南漯河市10 kV配電網(wǎng)絕緣導(dǎo)線雷擊斷線圖，
圖2為導(dǎo)線斷線處斷口形貌圖。
廣東電力 第26卷
固
圖1 10 kV線路絕緣導(dǎo)線雷擊 圖2 導(dǎo)線斷線處斷
斷線圖 口形貌圖
極短時間內(nèi)熱過程和力過程的綜合作用是導(dǎo)致
架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的根本原因。當(dāng)發(fā)生雷電過
電壓閃絡(luò)時，沿著雷電擊穿而形成的短路通道在電
網(wǎng)工頻電壓作用下流過工頻續(xù)流，電弧能量劇增，
高溫弧根被固定在絕緣層的擊穿點灼燒，產(chǎn)生局部
過熱，導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線斷線。同時，由于電位差在電
弧通道所產(chǎn)生的電磁推力和導(dǎo)線自身重力的共同作
用使得絕緣導(dǎo)線整齊斷裂。
1．2 架空配電線路雷擊跳閘率過高
a)架空配電線路絕緣水平較低導(dǎo)致雷擊跳閘
率過高。影響配電網(wǎng)的雷電過電壓大多為感應(yīng)過
電壓，其幅值具有較大的分散性，提高架空配電
線路的絕緣水平后可大幅度降低線路的雷擊閃絡(luò)
概率。架空配電線路絕緣水平主要由配電線路中
的絕緣子決定l1]，而絕緣子閃絡(luò)與絕緣子50％沖
擊放電電壓水平是密切相關(guān)的。因此，提高線路
的絕緣水平能夠有效減少絕緣子閃絡(luò)，降低雷擊
跳閘率。
b)架空配電線路運行缺少維護導(dǎo)致雷擊跳閘
率過高。由于配電線路對于運行狀態(tài)的絕緣子沒有
采用任何監(jiān)測措施，且線路投運時間長，線路老化
嚴(yán)重，線路中易出現(xiàn)大量低值或零值絕緣子；同
時，由于大氣中煙塵、揚灰等各種污穢的存在，導(dǎo)
致絕緣子嚴(yán)重積污，絕緣水平降低。這些絕緣弱點
都會造成配電線路絕緣水平降低，進而使線路遭受
雷電過電壓時雷擊閃絡(luò)事故增多。
1．3 配電線路與配電設(shè)備的絕緣配合不當(dāng)引起事故
發(fā)電廠、變電站的雷害事故主要是雷擊造成變
電站的主變壓器、斷路器、隔離開關(guān)和穿墻套管損
壞，以及變電站低壓二次系統(tǒng)的雷害事故。據(jù)調(diào)查
統(tǒng)計，90％以上的發(fā)電廠、變電站雷害事故都是由
線路侵入的雷電侵入波造成，且配電線路的雷電侵
入波所造成的事故占大部分。
在多雷的山區(qū)，為了降低架空配電線路雷擊跳
閘率，通常采用提高架空配電線路的絕緣水平來降
低架空配電線路的雷擊閃絡(luò)概率。但架空配電線路
的絕緣水平提高后，雷電波不能在線路上得到泄
放，就會沿線路侵入到變電站，造成其主設(shè)備或配
電設(shè)備雷害事故。如廣西欽州郊區(qū)供電局，每年都
有80多臺配電變壓器被雷電打壞，線路絕緣配置
與設(shè)備絕緣配置配合不當(dāng)是其主要原因。欽州郊區(qū)
配電網(wǎng)10 kV線路采用的絕緣子型號為x．70懸
式、PS15／5oo支柱式、SC210支柱式，對三者進
行雷電沖擊試驗，得到絕緣子50％沖擊放電電壓
值分別為218．32 kV、157．22 kV、255．73 kV。
DL／T 620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護
與絕緣配合》規(guī)定了電壓等級為10~35 kV的變壓
器繞組的絕緣水平，見表2。雖然開關(guān)類設(shè)備的絕
緣水平略高于變壓器，但也高的不多l(xiāng)2j。
表2 1O一35 RV變壓器繞組的絕緣水平 kV
1．4 配電線路應(yīng)用防雷措施不當(dāng)誘發(fā)事故
避雷針由于上方有雷云時會造成空間電場畸變
而具有很強的引雷作用，不適合應(yīng)用于35 kV及
以下電壓等級的線路[3]。原因是35 kV電壓等級
及以下線路的整體絕緣水平較低。當(dāng)雷擊避雷針，
雷電流入地時，將形成一個很高的塔頂電位，會導(dǎo)
致設(shè)備損壞。因此在35 kV及以下電壓等級線路
上裝設(shè)避雷針不但起不到防雷的效果，反而適得其
反，起到了引雷作用。如湖北五峰縣在10 kV線
路桿塔上加裝避雷針從而誘發(fā)多次雷害事故，如圖
3所示。
圖3 五峰縣10 RV單桿線路采用避雷針保護
第1期 鄭暉，等：架空配電線路雷擊分析與防治措施 91
在較低電壓等級的架空配電線路中，進線端可
以架設(shè)避雷線保護，但從技術(shù)、經(jīng)濟角度考慮是不
太合算的。雖然避雷線具有一定的屏蔽直接雷、降
低感應(yīng)雷過電壓的作用，其引雷作用也不像避雷針
那么強，但避雷線在遭受雷擊時，由于線路的整體
絕緣水平較低，較高的塔頂電位容易引起線路發(fā)生
“反擊”。避雷線的保護效果較差，相比其安裝架設(shè)
費用，在經(jīng)濟上沒有優(yōu)勢。
1．5 同塔雙回或同塔多回在配電線路防雷上存在
的問題
為節(jié)約線路走廊，在配電線路中多采用同塔多
回路技術(shù)，某些桿塔架設(shè)回路達到4回，甚至6
回。雖然這種架設(shè)方法可以節(jié)約線路走廊，減小線
路投資，但由于同塔多回路中線路與線路之間的電
氣距離不夠，若一回線路遭受雷害后線路絕緣子對
地?fù)舸覔舸┖蠊ゎl續(xù)流比較大，持續(xù)的接地電
弧將使得空氣發(fā)生熱游離和光游離，那么電弧游離
會波及其他回路，引起同桿架設(shè)的各回路發(fā)生接地
事故，嚴(yán)重時會造成多回線路同時跳閘，嚴(yán)重影響
了配電線路的供電可靠性。
2 架空配電線路關(guān)鍵防雷措施
2．1 提高配電線路絕緣水平。降低雷擊閃絡(luò)率
a)提高線路局部絕緣水平[4]，降低線路造價，
可采用架空絕緣導(dǎo)線加強局部絕緣的方式，即在絕
緣導(dǎo)線固定處加強絕緣層(如圖4所示)，使放電只
能從加強絕緣層的邊沿處或者是擊穿導(dǎo)線絕緣皮后
擊穿導(dǎo)線。通過該方式可有效提高線路的沖擊放電
電壓，防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線。
圖4 加強導(dǎo)線局部絕緣的示意圖
b)更換50％ 沖擊放電電壓值較高的絕緣子，
提高配電線路的絕緣水平以及配電線路耐雷水平。
c)采用高耐雷合成絕緣子。通過對合成絕緣
子串的部分下傘裙進行金屬貼膜，從而增大合成絕
緣子的縱向電容，改善電位分布。試驗證明該項技
術(shù)能將合成絕緣子的雷電沖擊放電電壓提高20％，
不僅可用來設(shè)計生產(chǎn)新型絕緣子，還可用來對已有
合成絕緣子進行改造。
d)降低桿塔接地電阻。采用水平外延接地體、
深埋式接地極、填充降阻劑等方式降低桿塔的接地
電阻，能有效提高配電線路絕緣水平。
2．2 安裝可調(diào)式過電壓保護間隙
a)保護線路絕緣子[5I7]。在絕緣子串兩端并
聯(lián)可調(diào)式過電壓保護間隙(如圖5所示)，使間隙的
沖擊放電電壓略低于絕緣子串的雷電沖擊放電電
壓。在雷擊線路時，并聯(lián)間隙先于絕緣子串放電，
從而保護絕緣子串免受電弧灼傷，同時還可以有效
防止絕緣導(dǎo)線被擊穿，避免架空絕緣導(dǎo)線發(fā)生雷擊
斷線事故。另外，由于在雷電擊穿時，間隙擊穿屬
于純空氣擊穿，一方面電弧通過引弧角的作用被拉
長，受風(fēng)力和電動力的共同作用，有利于熄滅電
弧，使雷擊建弧率下降；另一方面，如果線路跳
閘，由于純空氣間隙的去游離強，間隙絕緣會迅速
恢復(fù)，有利于重合閘的重合成功。
＼ ri 1—
／
|緣—子、 一 7，． 一 摹
m為可調(diào)式過電壓保護間隙2個球形電極球心間距； 為可調(diào)式
過電壓保護間隙2個球形電極球心水平間距。
圖5 可調(diào)式過電壓保護間隙安裝圖
b)保護變電站進線段及絕緣配合。通過對配
電線路進入變電站的前10級桿塔安裝可調(diào)式過電
壓保護間隙，能有效地解決配電線路與變電站、配
電設(shè)備絕緣配合不當(dāng)?shù)膯栴}。對6～10級桿塔，調(diào)
式保護間隙的保護與線路絕緣子的雷電沖擊動作值
相配合，讓間隙的雷擊動作值低于線路絕緣子的雷
電沖擊動作值5％左右，保護絕緣子在雷擊時不被
打壞。從第5級到變電站終端桿，逐步降低可調(diào)式
保護間隙的雷電沖擊動作值，使該值與變電站主設(shè)
備的耐雷水平相配合，保護變電站主設(shè)備不受由線
路侵入的雷電波危害。
2．3 優(yōu)化中性點接地方式降低配電線路建弧率
a)架空配電線路中宜采用中性點經(jīng)消弧線圈
92 廣東電力 第26卷
接地的中性點運行方式。它能自動補償配電網(wǎng)單相
接地電流促使接地電弧熄滅，有效地降低電弧故障
建弧率；同時能消除鐵磁諧振過電壓，可大幅度提
高配電線路供電可靠性。但該接地方式要求在選用
自動跟蹤補償消弧裝置前需對變電站分段運行方式
進行詳細(xì)的分析和計算，特別是要準(zhǔn)確了解自動消
弧裝置安裝點的電網(wǎng)電容電流的最大值和最小值，
使之都在自動跟蹤補償消弧裝置的可調(diào)補償范圍
內(nèi) 。
b)不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用不同的中性點接地方
式。消弧線圈在配電線路中投運處理單相接地故障
時，主要是針對自恢復(fù)性故障。當(dāng)線路中出現(xiàn)的故
障不是自恢復(fù)性故障，如電纜線路出現(xiàn)的故障，則
不宜投運消弧線圈；若消弧線圈投于故障將會造成
故障范圍擴大，有可能引起相間短路，無法起到降
低線路建弧率的作用。在架空絕緣導(dǎo)線出現(xiàn)單相接
地故障時，雖然絕緣導(dǎo)線的絕緣被擊穿，但絕緣子
的絕緣能自行恢復(fù)，因此，在架空配電線路中應(yīng)在
不同的線路形式下有選擇地投運消弧線圈。架空配
電線路中宜采用消弧線圈；架空絕緣線路與電纜混
合的線路，當(dāng)電纜長度達到整條線路長度的50％
時應(yīng)慎投消弧線圈；架空絕緣線路與電纜混合的線
路，當(dāng)電纜長度達到整條線路長度的70％時不宜
投入消弧線圈，建議采用經(jīng)小電阻接地并配合零序
保護方式運行。
2．4 在特定地點安裝避雷器進行保護
在配電線路雷害多發(fā)段的桿塔、配電線路分支
處、T接點處裝設(shè)避雷器進行保護，能有效減少配
電線路由雷害過電壓造成的線路故障_9]。在避雷器
選擇方面，宜選用具備防爆脫離功能和免維護的無
間隙金屬氧化鋅避雷器。在安裝避雷器對線路進行
保護的同時，應(yīng)該注意避雷器的接地問題。一方面
是要防止避雷器的接地電阻超標(biāo)問題；另一方面是
接地引下線的問題。很多地區(qū)沒有采用統(tǒng)一規(guī)格的
材料作為接地引下線，造成了接地引下線腐蝕嚴(yán)
重，甚至出現(xiàn)斷裂情況。如果接地不良，避雷器等
防雷設(shè)備根本無法發(fā)揮其效果。
2．5 拆除不合理的防雷保護設(shè)備
35 kV及以下電壓等級線路不適宜安裝消雷器
和避雷針，原因是消雷器和避雷針在此電壓等級的
線路上不但沒有起到防雷作用，反而會引雷，從而
造成雷擊事故。特別是在發(fā)電廠、變電站的進線段
上，很容易誘發(fā)線路遭受雷擊，當(dāng)雷電波得不到衰
減，侵入到發(fā)電廠、變電站的強雷電波極容易損壞
其設(shè)備。因此，應(yīng)拆除35 kV及以下電壓等級線
路的消雷器和避雷針，特別是進線段處的消雷器和
避雷針；同時，也不宜在20 kV及以下電壓等級
的線路上架設(shè)避雷線。
2．6 對架空配電線路的運行維護
a)絕緣子的運行維護[1 ¨]。清除配電網(wǎng)中的
零值或低值絕緣子，定期對配電線路進行維護檢
修。清除配電網(wǎng)絕緣弱點是降低配電線路雷閃絡(luò)概
率，降低雷擊跳閘率的有效措施。
b)氧化鋅避雷器的運行維護。加強投運前的
交接驗收試驗和運行中的監(jiān)測，及時總結(jié)運行經(jīng)
驗。通過預(yù)防性試驗來發(fā)現(xiàn)避雷器的劣化問題，從
而防止避雷器在運行中的誤動作和爆炸等事故。
3 結(jié)束語
本文對雷電過電壓造成的絕緣導(dǎo)線斷線事故、
配電線路絕緣水平較低及缺少維護導(dǎo)致的雷擊跳閘
率過高、配電線路絕緣與變電站主設(shè)備的絕緣配合
不當(dāng)、配電線路應(yīng)用防雷措施不當(dāng)引起的事故，以
及同塔雙回或同塔多回在架空配電線路上的防雷存
在的問題進行系統(tǒng)分析，提出了相應(yīng)的防雷措施，
并開發(fā)出創(chuàng)新型的防雷產(chǎn)品。這些措施和防雷產(chǎn)品
應(yīng)用于廣州石灘10 kV線路和河南漯河35 kV線
路的防雷改造，兩條線路的實際運行數(shù)據(jù)表明，這
些措施和防雷產(chǎn)品能有效提高架空配電線路安全運
行水平。
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(下轉(zhuǎn)第113頁)
第1期 楊培秀，等：脫硫廢水引入零溢流水濕排渣系統(tǒng)的可行性分析 113
覆蓋層保護，可不考慮脫硫廢水對其的腐蝕問題，
只需用QDH-1型厚漿環(huán)氧瀝青漆對此部分側(cè)板進
行表面防腐涂刷即可。
e)所有管道法蘭、閥門均應(yīng)采用耐脫硫廢水
腐蝕的產(chǎn)品，按襯層、涂料或硬質(zhì)聚氯乙烯材質(zhì)選
型。
f)脫硫廢水冷卻時，所有設(shè)備外部油漆均應(yīng)
涂環(huán)氧富鋅底漆，最小干膜厚度為80 m；環(huán)氧云
鐵防銹漆做中間漆，最小干膜厚度為110 m；丙
烯酸聚胺脂環(huán)氧漆做面漆，現(xiàn)場涂2遍，最小干膜
厚度為80 Fm。
犧牲陽極的安裝方式為直接焊接式，采取以上
方法后達到了預(yù)期效果，保證了撈渣機的安全運
行。
目前青島發(fā)電廠、黃島發(fā)電廠、日照電廠、廣
州沙角C廠、大唐王灘電廠等沿海用海水做冷渣
水的電廠的撈渣機均采取焊接犧牲陽極塊的方法減
緩設(shè)備的Cl一腐蝕，取得了很好的效果。
4 結(jié)論
理，脫硫廢水引入撈渣系統(tǒng)是可行的，其對節(jié)能減
排有重要意義。
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采用脫硫廢水作為濕排渣系統(tǒng)的冷渣水，主要 作者簡介：楊培秀(1966)，女，湖南邵東人。工程師，從事電廠化
考慮的是cl一對設(shè)備造成的腐蝕問題，通過分析得 學(xué)及燃料監(jiān)督工作。
到Cl一的平衡質(zhì)量濃度小于36 000 mg／L，為此，
針對Cl一腐蝕問題可以參照海水的情況處理進行處 (編輯 王夏慧)
(上接第92頁)
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作者簡介：鄭暉(1985)，女，湖北孝感人。在讀碩士研究生，主要
研究方向為電力系統(tǒng)防雷、電力系統(tǒng)過電壓及其保護。

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