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架空配电线路雷击分析与防治措施

文档作者：郑晖廖华武李既明邓杰文满超楠文档来源： 1．长沙理工大学电气与信息工程学院 2．湖南怀化电业局		点击数：	更新时间： 2025年07月14日
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上一篇：架空送电线路拉线被盗的原因分析及防范措施

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第26卷第1期
2013年1月
广东电力
GUANGD0NG E]U R_C PoWER
Vo1．26 NO．1
Jan．2013
doi：10．3969／j．issn．1007-290X．2013．01．020
架空配电线路雷击分析与防治措施
郑晖 ，廖华武 ，李既明 ，邓杰文 ，满超楠
(1．长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南长沙410076；2．湖南怀化电业局，湖南怀化418000)
摘要：结合架空配电线路在实际运行中的雷害情况及典型事例，对目前架空配电线路防雷现状及存在问题进行
全面分析，认为配电线路在绝缘水平、绝缘配合、防雷措施等方面存在许多问题。针对此，提出提高架空配电
线路绝缘水平、安装可调式过电压保护间隙、优化中性点接地方式、在特定地点安装避雷器、拆除不合理防雷
设备、对架空线路进行运行维护等关键防雷措施，以提高架空配电线路的耐雷水平及供电可靠性。
关键词：配电线路；雷击；绝缘水平；绝缘配合；可调式过电压保护间隙；防雷措施
中图分类号：TM863 文献标志码：B 文章编号：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
运行经验表明，配电网的雷害事故约占整个电
力系统全部雷害事故的60％～70％ ，严重威胁着
供电安全。架空配电线路杆塔高度不高，且由于建
筑物和树木的屏蔽作用，雷直击线路的概率较小，
但中、低压配电网的架空线路无避雷线保护，绝缘
水平低，遭受直击雷很容易跳闸，发生雷击损害事
故；另一方面，幅值可达400～500 kV的感应雷
过电压对绝缘水平较低的架空配电线路是很大的威
胁。因此，对架空配电线路采取有效的防雷措施，
收稿日期：2012．08—08 修回日期：2012．09．21
确保配电网安全稳定运行是亟需解决的重要问题。
1 目前架空配电线路防雷存在问题分析
1．1 架空绝缘导线雷击断线
随着架空绝缘导线在配电线路中的广泛应用，
由雷电过电压造成的绝缘导线断线事故频频发生。
例如，2010年7月河南漯河市某10 kV配电网遭
受雷击，导致绝缘导线多处发生断线事故。图1为
河南漯河市10 kV配电网绝缘导线雷击断线图，
图2为导线断线处断口形貌图。
广东电力 第26卷
固
图1 10 kV线路绝缘导线雷击 图2 导线断线处断
断线图 口形貌图
极短时间内热过程和力过程的综合作用是导致
架空绝缘导线雷击断线的根本原因。当发生雷电过
电压闪络时，沿着雷电击穿而形成的短路通道在电
网工频电压作用下流过工频续流，电弧能量剧增，
高温弧根被固定在绝缘层的击穿点灼烧，产生局部
过热，导致绝缘导线断线。同时，由于电位差在电
弧通道所产生的电磁推力和导线自身重力的共同作
用使得绝缘导线整齐断裂。
1．2 架空配电线路雷击跳闸率过高
a)架空配电线路绝缘水平较低导致雷击跳闸
率过高。影响配电网的雷电过电压大多为感应过
电压，其幅值具有较大的分散性，提高架空配电
线路的绝缘水平后可大幅度降低线路的雷击闪络
概率。架空配电线路绝缘水平主要由配电线路中
的绝缘子决定l1]，而绝缘子闪络与绝缘子50％冲
击放电电压水平是密切相关的。因此，提高线路
的绝缘水平能够有效减少绝缘子闪络，降低雷击
跳闸率。
b)架空配电线路运行缺少维护导致雷击跳闸
率过高。由于配电线路对于运行状态的绝缘子没有
采用任何监测措施，且线路投运时间长，线路老化
严重，线路中易出现大量低值或零值绝缘子；同
时，由于大气中烟尘、扬灰等各种污秽的存在，导
致绝缘子严重积污，绝缘水平降低。这些绝缘弱点
都会造成配电线路绝缘水平降低，进而使线路遭受
雷电过电压时雷击闪络事故增多。
1．3 配电线路与配电设备的绝缘配合不当引起事故
发电厂、变电站的雷害事故主要是雷击造成变
电站的主变压器、断路器、隔离开关和穿墙套管损
坏，以及变电站低压二次系统的雷害事故。据调查
统计，90％以上的发电厂、变电站雷害事故都是由
线路侵入的雷电侵入波造成，且配电线路的雷电侵
入波所造成的事故占大部分。
在多雷的山区，为了降低架空配电线路雷击跳
闸率，通常采用提高架空配电线路的绝缘水平来降
低架空配电线路的雷击闪络概率。但架空配电线路
的绝缘水平提高后，雷电波不能在线路上得到泄
放，就会沿线路侵入到变电站，造成其主设备或配
电设备雷害事故。如广西钦州郊区供电局，每年都
有80多台配电变压器被雷电打坏，线路绝缘配置
与设备绝缘配置配合不当是其主要原因。钦州郊区
配电网10 kV线路采用的绝缘子型号为x．70悬
式、PS15／5oo支柱式、SC210支柱式，对三者进
行雷电冲击试验，得到绝缘子50％冲击放电电压
值分别为218．32 kV、157．22 kV、255．73 kV。
DL／T 620—1997《交流电气装置的过电压保护
与绝缘配合》规定了电压等级为10~35 kV的变压
器绕组的绝缘水平，见表2。虽然开关类设备的绝
缘水平略高于变压器，但也高的不多l2j。
表2 1O一35 RV变压器绕组的绝缘水平 kV
1．4 配电线路应用防雷措施不当诱发事故
避雷针由于上方有雷云时会造成空间电场畸变
而具有很强的引雷作用，不适合应用于35 kV及
以下电压等级的线路[3]。原因是35 kV电压等级
及以下线路的整体绝缘水平较低。当雷击避雷针，
雷电流入地时，将形成一个很高的塔顶电位，会导
致设备损坏。因此在35 kV及以下电压等级线路
上装设避雷针不但起不到防雷的效果，反而适得其
反，起到了引雷作用。如湖北五峰县在10 kV线
路杆塔上加装避雷针从而诱发多次雷害事故，如图
3所示。
图3 五峰县10 RV单杆线路采用避雷针保护
第1期 郑晖，等：架空配电线路雷击分析与防治措施 91
在较低电压等级的架空配电线路中，进线端可
以架设避雷线保护，但从技术、经济角度考虑是不
太合算的。虽然避雷线具有一定的屏蔽直接雷、降
低感应雷过电压的作用，其引雷作用也不像避雷针
那么强，但避雷线在遭受雷击时，由于线路的整体
绝缘水平较低，较高的塔顶电位容易引起线路发生
“反击”。避雷线的保护效果较差，相比其安装架设
费用，在经济上没有优势。
1．5 同塔双回或同塔多回在配电线路防雷上存在
的问题
为节约线路走廊，在配电线路中多采用同塔多
回路技术，某些杆塔架设回路达到4回，甚至6
回。虽然这种架设方法可以节约线路走廊，减小线
路投资，但由于同塔多回路中线路与线路之间的电
气距离不够，若一回线路遭受雷害后线路绝缘子对
地击穿，且击穿后工频续流比较大，持续的接地电
弧将使得空气发生热游离和光游离，那么电弧游离
会波及其他回路，引起同杆架设的各回路发生接地
事故，严重时会造成多回线路同时跳闸，严重影响
了配电线路的供电可靠性。
2 架空配电线路关键防雷措施
2．1 提高配电线路绝缘水平。降低雷击闪络率
a)提高线路局部绝缘水平[4]，降低线路造价，
可采用架空绝缘导线加强局部绝缘的方式，即在绝
缘导线固定处加强绝缘层(如图4所示)，使放电只
能从加强绝缘层的边沿处或者是击穿导线绝缘皮后
击穿导线。通过该方式可有效提高线路的冲击放电
电压，防止架空绝缘导线雷击断线。
图4 加强导线局部绝缘的示意图
b)更换50％ 冲击放电电压值较高的绝缘子，
提高配电线路的绝缘水平以及配电线路耐雷水平。
c)采用高耐雷合成绝缘子。通过对合成绝缘
子串的部分下伞裙进行金属贴膜，从而增大合成绝
缘子的纵向电容，改善电位分布。试验证明该项技
术能将合成绝缘子的雷电冲击放电电压提高20％，
不仅可用来设计生产新型绝缘子，还可用来对已有
合成绝缘子进行改造。
d)降低杆塔接地电阻。采用水平外延接地体、
深埋式接地极、填充降阻剂等方式降低杆塔的接地
电阻，能有效提高配电线路绝缘水平。
2．2 安装可调式过电压保护间隙
a)保护线路绝缘子[5I7]。在绝缘子串两端并
联可调式过电压保护间隙(如图5所示)，使间隙的
冲击放电电压略低于绝缘子串的雷电冲击放电电
压。在雷击线路时，并联间隙先于绝缘子串放电，
从而保护绝缘子串免受电弧灼伤，同时还可以有效
防止绝缘导线被击穿，避免架空绝缘导线发生雷击
断线事故。另外，由于在雷电击穿时，间隙击穿属
于纯空气击穿，一方面电弧通过引弧角的作用被拉
长，受风力和电动力的共同作用，有利于熄灭电
弧，使雷击建弧率下降；另一方面，如果线路跳
闸，由于纯空气间隙的去游离强，间隙绝缘会迅速
恢复，有利于重合闸的重合成功。
＼ ri 1—
／
|缘—子、 一 7，． 一 摹
m为可调式过电压保护间隙2个球形电极球心间距； 为可调式
过电压保护间隙2个球形电极球心水平间距。
图5 可调式过电压保护间隙安装图
b)保护变电站进线段及绝缘配合。通过对配
电线路进入变电站的前10级杆塔安装可调式过电
压保护间隙，能有效地解决配电线路与变电站、配
电设备绝缘配合不当的问题。对6～10级杆塔，调
式保护间隙的保护与线路绝缘子的雷电冲击动作值
相配合，让间隙的雷击动作值低于线路绝缘子的雷
电冲击动作值5％左右，保护绝缘子在雷击时不被
打坏。从第5级到变电站终端杆，逐步降低可调式
保护间隙的雷电冲击动作值，使该值与变电站主设
备的耐雷水平相配合，保护变电站主设备不受由线
路侵入的雷电波危害。
2．3 优化中性点接地方式降低配电线路建弧率
a)架空配电线路中宜采用中性点经消弧线圈
92 广东电力 第26卷
接地的中性点运行方式。它能自动补偿配电网单相
接地电流促使接地电弧熄灭，有效地降低电弧故障
建弧率；同时能消除铁磁谐振过电压，可大幅度提
高配电线路供电可靠性。但该接地方式要求在选用
自动跟踪补偿消弧装置前需对变电站分段运行方式
进行详细的分析和计算，特别是要准确了解自动消
弧装置安装点的电网电容电流的最大值和最小值，
使之都在自动跟踪补偿消弧装置的可调补偿范围
内 。
b)不同的网络结构采用不同的中性点接地方
式。消弧线圈在配电线路中投运处理单相接地故障
时，主要是针对自恢复性故障。当线路中出现的故
障不是自恢复性故障，如电缆线路出现的故障，则
不宜投运消弧线圈；若消弧线圈投于故障将会造成
故障范围扩大，有可能引起相间短路，无法起到降
低线路建弧率的作用。在架空绝缘导线出现单相接
地故障时，虽然绝缘导线的绝缘被击穿，但绝缘子
的绝缘能自行恢复，因此，在架空配电线路中应在
不同的线路形式下有选择地投运消弧线圈。架空配
电线路中宜采用消弧线圈；架空绝缘线路与电缆混
合的线路，当电缆长度达到整条线路长度的50％
时应慎投消弧线圈；架空绝缘线路与电缆混合的线
路，当电缆长度达到整条线路长度的70％时不宜
投入消弧线圈，建议采用经小电阻接地并配合零序
保护方式运行。
2．4 在特定地点安装避雷器进行保护
在配电线路雷害多发段的杆塔、配电线路分支
处、T接点处装设避雷器进行保护，能有效减少配
电线路由雷害过电压造成的线路故障_9]。在避雷器
选择方面，宜选用具备防爆脱离功能和免维护的无
间隙金属氧化锌避雷器。在安装避雷器对线路进行
保护的同时，应该注意避雷器的接地问题。一方面
是要防止避雷器的接地电阻超标问题；另一方面是
接地引下线的问题。很多地区没有采用统一规格的
材料作为接地引下线，造成了接地引下线腐蚀严
重，甚至出现断裂情况。如果接地不良，避雷器等
防雷设备根本无法发挥其效果。
2．5 拆除不合理的防雷保护设备
35 kV及以下电压等级线路不适宜安装消雷器
和避雷针，原因是消雷器和避雷针在此电压等级的
线路上不但没有起到防雷作用，反而会引雷，从而
造成雷击事故。特别是在发电厂、变电站的进线段
上，很容易诱发线路遭受雷击，当雷电波得不到衰
减，侵入到发电厂、变电站的强雷电波极容易损坏
其设备。因此，应拆除35 kV及以下电压等级线
路的消雷器和避雷针，特别是进线段处的消雷器和
避雷针；同时，也不宜在20 kV及以下电压等级
的线路上架设避雷线。
2．6 对架空配电线路的运行维护
a)绝缘子的运行维护[1 ¨]。清除配电网中的
零值或低值绝缘子，定期对配电线路进行维护检
修。清除配电网绝缘弱点是降低配电线路雷闪络概
率，降低雷击跳闸率的有效措施。
b)氧化锌避雷器的运行维护。加强投运前的
交接验收试验和运行中的监测，及时总结运行经
验。通过预防性试验来发现避雷器的劣化问题，从
而防止避雷器在运行中的误动作和爆炸等事故。
3 结束语
本文对雷电过电压造成的绝缘导线断线事故、
配电线路绝缘水平较低及缺少维护导致的雷击跳闸
率过高、配电线路绝缘与变电站主设备的绝缘配合
不当、配电线路应用防雷措施不当引起的事故，以
及同塔双回或同塔多回在架空配电线路上的防雷存
在的问题进行系统分析，提出了相应的防雷措施，
并开发出创新型的防雷产品。这些措施和防雷产品
应用于广州石滩10 kV线路和河南漯河35 kV线
路的防雷改造，两条线路的实际运行数据表明，这
些措施和防雷产品能有效提高架空配电线路安全运
行水平。
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(下转第113页)
第1期 杨培秀，等：脱硫废水引入零溢流水湿排渣系统的可行性分析 113
覆盖层保护，可不考虑脱硫废水对其的腐蚀问题，
只需用QDH-1型厚浆环氧沥青漆对此部分侧板进
行表面防腐涂刷即可。
e)所有管道法兰、阀门均应采用耐脱硫废水
腐蚀的产品，按衬层、涂料或硬质聚氯乙烯材质选
型。
f)脱硫废水冷却时，所有设备外部油漆均应
涂环氧富锌底漆，最小干膜厚度为80 m；环氧云
铁防锈漆做中间漆，最小干膜厚度为110 m；丙
烯酸聚胺脂环氧漆做面漆，现场涂2遍，最小干膜
厚度为80 Fm。
牺牲阳极的安装方式为直接焊接式，采取以上
方法后达到了预期效果，保证了捞渣机的安全运
行。
目前青岛发电厂、黄岛发电厂、日照电厂、广
州沙角C厂、大唐王滩电厂等沿海用海水做冷渣
水的电厂的捞渣机均采取焊接牺牲阳极块的方法减
缓设备的Cl一腐蚀，取得了很好的效果。
4 结论
理，脱硫废水引入捞渣系统是可行的，其对节能减
排有重要意义。
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采用脱硫废水作为湿排渣系统的冷渣水，主要 作者简介：杨培秀(1966)，女，湖南邵东人。工程师，从事电厂化
考虑的是cl一对设备造成的腐蚀问题，通过分析得 学及燃料监督工作。
到Cl一的平衡质量浓度小于36 000 mg／L，为此，
针对Cl一腐蚀问题可以参照海水的情况处理进行处 (编辑 王夏慧)
(上接第92页)
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作者简介：郑晖(1985)，女，湖北孝感人。在读硕士研究生，主要
研究方向为电力系统防雷、电力系统过电压及其保护。

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