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多维度解析输电线路防雷性能：影响因素、评估方法与提升策略

一、引言

1.1研究背景与意义

在现代社会，电力作为一种至关重要的能源，广泛应用于工业生产、商业运营以及居民生活等各个领域。输电线路作为电力传输的关键通道，其安全稳定运行直接关系到整个电力系统的可靠性和稳定性，进而影响到社会经济的正常运转和人们的日常生活质量。然而，输电线路通常分布广泛，大部分线路暴露在自然环境中，极易遭受各种自然灾害的侵袭，其中雷电灾害是对输电线路威胁最为严重的自然灾害之一。

雷电是一种强大的自然放电现象，其放电过程伴随着极高的电压和电流。当雷电击中输电线路时，瞬间产生的巨大能量会对输电线路的设备造成严重的损害。例如，雷电的高电压可能会击穿绝缘子，导致线路短路，引发线路继电保护动作出现跳闸现象，严重时甚至会造成设备的损毁。雷电产生的强大电流，可能会使输电线路熔毁、导线熔断或者损毁，较强电流产生的强大机械力还可能会导致输电线路杆塔等一些电力机械设备造成损伤。由于雷电击中给输电线路造成的灾害电力系统一般不能通过自身的能力自动进行恢复，进而导致电力设备的损坏，需要电力企业浪费很多人力和时间进行修复。而且，雷电大多集中在夏季和春季两个季节，也正是人们集中生产的季节，如果此时输电线路出现中断就会给人们的生产生活带来很大的经济损失。据相关统计数据显示，在电力系统事故中，雷害事故一般占比超过50%，在某些雷电活动频繁的地区，这一比例甚至更高。在我国，每年因雷击导致的输电线路跳闸事故频繁发生，给电力供应带来了极大的不稳定因素。例如，2021年浙江省220千伏及以上高压输电线路运行的总跳闸次数中，由雷击引起的次数占比63.4%。这些雷击事故不仅会导致局部地区停电，影响居民的正常生活，还会对工业生产造成严重影响，导致生产停滞、设备损坏，给企业带来巨大的经济损失。此外，雷击还可能引发火灾等次生灾害，对周边环境和人员安全构成威胁。

因此，深入研究输电线路的防雷性能，对于保障电力系统的安全稳定运行具有极其重要的意义。通过对输电线路防雷性能的研究，可以准确评估线路在不同雷电环境下的耐雷水平，找出线路防雷的薄弱环节，为制定科学合理的防雷措施提供依据。这不仅有助于降低输电线路的雷击跳闸率，减少因雷击导致的停电事故，提高电力供应的可靠性和稳定性，还可以降低电力企业的运维成本，提高电力系统的经济效益。同时，保障电力系统的安全稳定运行对于促进社会经济的持续发展、维护社会的和谐稳定也具有重要的支撑作用。

1.2国内外研究现状

在输电线路防雷领域，国内外学者进行了大量的研究工作，取得了一系列的研究成果，推动了防雷技术的不断发展与进步。

国外对输电线路防雷的研究起步较早，在基础理论和工程应用方面都积累了丰富的经验。在防雷基础理论研究上，对雷电的物理特性和放电机制进行了深入的探索。通过高速摄像技术和光电阵列观测技术，获取了大量雷电活动规律和特性参数，初步揭示了雷电发展中的高能物理过程，如负极性先导的梯级发展和分支过程以及空间先导的形成与连接等，为输电线路防雷研究提供了重要的理论依据。在防雷措施研究方面，架设避雷线作为一种传统且常用的防雷手段，在国外得到了广泛应用，相关研究对避雷线的布置方式、保护范围以及其对输电线路防雷效果的影响进行了深入分析，明确了避雷线在防止雷直击导线、分流以及降低导线上感应过电压等方面的重要作用。此外，对于降低杆塔接地电阻这一防雷措施，国外研究也从接地材料、接地方式以及降阻技术等多个角度进行了研究，以提高杆塔的接地性能，降低雷击时杆塔塔顶的电位。

随着技术的不断发展，国外还出现了一些新型的防雷技术和设备。例如，可控放电避雷针通过特殊的结构设计，能够有效控制雷电的放电过程，提高对输电线路的保护效果；防雷保护间隙则可以在雷击时迅速导通，释放过电压能量，保护绝缘子等设备。同时，在雷电监测与预警方面，国外研发了高精度的雷电监测系统，能够实时监测雷电的发生位置、强度等参数，并通过预警系统及时通知相关部门采取防护措施，减少雷击事故的发生。

国内对输电线路防雷的研究也取得了显著的成果。在雷电监测技术方面，我国取得了重大突破。2006年建成了覆盖全国电网和大部分国土面积的全国雷电地闪监测网，使中国成为拥有自主知识产权雷电监测系统的国家，雷电监测网规模和工程应用水平居世界领先地位。随后，又开展了全数字化雷电探测技术研究，成功研制出基于第3代全数字式雷电地闪探测站DLF–3000的广域雷电地闪监测系统，总体探测效率提升至90%以上，定位误差≤500m，有效支持了雷电参数长期统计和输电线路雷击故障查找。此外，分布式雷击故障监测技术及系统进一步推广应用，监测设备在26个省级电网输电线路上安装，雷击/非雷击故障辨识准确率达98%，绕击/反击识别准确率