大同煤矿集团有限责任公司的电网输电线路全长343km。其电网线路杆塔处在高土壤电阻率的岩石地带，雷雨季节输电线路遭遇雷击时造成雷电流泄流不畅，输电线路的防雷保护是防止线路故障的重点。根据线路运行经验及现在掌握的技术，减少输电线路的雷击故障所采用的措施有降低杆塔接地电阻、提高线路绝缘水平（增加绝缘子数量）、改善保护角、架设避雷线、加装耦合地线、装设自动重合闸装置等。但在防止绕击雷、反击雷对输电线路造成影响及在高土壤电阻率的线路杆塔防雷问题上仍不能找到特别有效的解决方法。大同煤矿集团有限责任公司电业公司根据线路避雷器防雷的基本原理，分析杆塔冲击接地电阻对耐雷水平的影响，对大同矿区输电线路避雷器的防雷效果进行了评估。
⑴线路避雷器防雷的基本原理
雷击杆塔时，部分雷电流通过避雷线流到相邻杆塔，部分雷电流经杆塔流入大地。杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。雷击杆塔时塔顶电位迅速提高，其电位值为Ut=iRd+L.di/dt。式中，i为雷电流；Rd为冲击接地电阻；L.di/dt 为暂态分量。 当塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1差值超过绝缘子串50%放电电压时将发生由塔顶至导线的闪络。即Ut-U1＞U50，如果考虑线路工频电压幅值Um的影响，则为Ut-U1+Um＞U50。因此，线路的耐雷水平与4个重要因素有关，即线路绝缘子50%放电电压、有无架空避雷线、雷电流强度和杆体的冲击接地电阻。线路绝缘子50%放电电压是一定的，雷电流强度与地理位置和大气条件相关，不装设线路避雷器时，提高输电线路耐雷水平往往是采用架设避雷线、降低杆塔接地电阻的方法。在山区，由于土壤电阻率较高，降低杆塔接地电阻有时是非常困难的，山区雷雨较频繁，又容易发生雷绕击、雷反击，这些都是山区输电线路雷击跳闸率高的原因。线路避雷器与绝缘子并联，雷击时避雷器动作，避雷器的残压低于绝缘子串50%放电电压，即使雷击电流增大，避雷器的残压仅稍有增加，绝缘子仍不发生闪络。雷电流过后，流过避雷器的工频续流仅为毫安级，流过避雷器的工频续流在第一次过零时熄灭，线路断路器不会跳闸，系统恢复到正常状态。雷绕击时，线路避雷器V—A特性要比绝缘子V—A特性低15%以上；雷反击时则可以低20%以上。加装避雷器后，输电线路遭受雷击时雷电流的分流将发生变化。一部分雷电流从避雷线传入相临杆塔，一部分经塔体入地。当雷电流超过一定值后避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线，传播到相临杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远大于从避雷线中分流的雷电流，这种分流的耦合作用使导线电位提高，导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络，因此线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。
⑵杆塔冲击接地电阻对耐雷水平的影响
以往输电线路防雷主要采用降低塔体接地电阻的方法在平原地带相对较容易，对于山区杆塔则往往在4个塔脚部位采用较长的辐射地线或打深井加降阻剂，以增加地线与土壤的接触面积降低电阻率，在工频状态下接地电阻会有所下降；但遭受雷击时接地线过长会有较大的附加电感值，雷电过电压的暂态分量L.di/dt会加在塔体电位上，使塔顶电位大为提高，更容易造成塔体与绝缘子串的闪络，反而使线路的耐雷水平下降。由于线路避雷器具有钳电位作用，对接地电阻要求不太严格，对山区线路防雷较易实现。对于有、无避雷线的35kV配电线路，当雷击0#塔时在线路上装设不同方案的避雷器，电磁暂态计算时所有杆塔冲击接地电阻均取相同值。无论线路是否有避雷线、是否装有避雷器，线路的耐雷水平均随杆塔冲击接地电阻增大而减小。同一杆塔冲击接地电阻下装设避雷器的线路，其耐雷水平较无避雷器时高，提高程度与装设的避雷器组数有关。在0#塔装设1组避雷器时，当冲击接地电阻5～100Ω时，耐雷水平可提高1.2～1.6倍（有避雷器线路）或1.5～2.0倍（无避雷器线路），但仍然很低，尤其是在高接低电阻情况下，装设3组避雷器时即在0#塔相邻的1#、2#杆塔再各装1组金属氧化物避雷器，有、无避雷线的线路耐雷水平可提高4.0～7.5倍；有避雷线时更为明显，可达5.6～9.8倍。此外，当接地电阻大于20Ω时，线路耐雷水平随冲击接地电阻增大而下降的陡度变缓，原因是冲击接地电阻虽然直接决定雷击杆塔塔顶电位的高低和雷电流分流的大小，但避雷器的分流钳电位作用使塔顶电位和导线电位接近，接近程度与冲击接地电阻无关，从而减小冲击接地电阻的影响。
⑶同煤集团输电线路安装使用线路避雷器的情况
同煤集团供电处所管辖的110kV、35kV站的线路大多位于丘陵和山地，多年来经常发生雷击跳闸故障。据统计，同煤电网35kV线路2008年（部分线路安装避雷器）较2007年（安装避雷器前）雷击跳闸次数及线路损坏情况明显降低。他们对遭受雷击杆塔进行分析，在易遭雷击的杆塔加装避雷器后，全线路架设避雷线35kV线路比变电所进出线段架设避雷线线路雷击跳闸率低；经过对线路巡查发现，发生雷击跳闸故障主要是由于雷击杆塔点发生变化，导致绝缘子发生闪络。设备损坏情况：2007年，更换绝缘子101片、导线2处600m、放电间隙3组；2008年更换绝缘子56片、导线1处200m。加装线路避雷器在输电线路防雷应用上取得一定的效果，减少了雷击的停电次数，提高了电网线路的耐雷水平。 （李剑峰）