概述
　　雷电活动比较复杂，人们对它的认识有限，输电线路会经常遭受雷电的袭击，严重影响了电网的安全稳定运行。通过长期对雷电活动的观察，并对历年遭受雷击的线路杆塔所处的地形和气候进行综合分析，认为在地面上一定高度范围内存在电荷相对疏散的空间带，对高空雷云对地雷击放电起了阻碍作用，提出了雷云对地(或对输电线路)发生雷击放电的条件是：在近地区域必须有集中电荷存在，并认为雷电的绕击是由于集中电荷的飘移所至，对多雷区的确定提供了理论依据，由此提出了输电线路的防雷对策。

　　1　雷电产生的原因及其形式
　　大气的运动和变化，产生了各种天气现象。冷暖空气的强对流是产生雷雨天气的条件，空中电荷是由于大气对流摩擦产生的，并在地球磁场的作用下进行分离，正电荷向上移动，负电荷向下移动，形成了带正、负电荷的云团，当正、负电荷积累到一定密度，空中电场异常高时，形成先导放电，进而产生主放电，雷电也就产生了。

　　雷云与雷云之间的放电，是雷电的主要形式。在离地面200～4500m的范围内是大气对流活动最活跃的区域，在该区域产生的雷电次数多，频率大，但这种雷电对地面上的输电线路及其它设施，基本没有危害，因而它不是我们关注的焦点。我们特别关注的是带电雷云对地放电产生的雷击，它时常会伴随财产损失和人员伤害，弄清它产生的条件和机理，对综合防雷对策的制定至关重要。

　　2　输电线路遭受雷击的特点
　　从收集的大量资料显示，输电线路雷击跳闸有以下几个特点：
　　1)输电线路遭受雷击后，发生绝缘子闪络的杆塔相对集中，区段比较明显，这显示雷电活动遵循一定客观规律。
　　2)输电线路遭受雷击，与所处的地形有直接的关系，不能以架空线路杆塔所在位置的高低作为判断杆塔是否会遭受雷击的判断依据，部分线路杆塔位置相对较低，但仍然遭受多次雷击。
　　3)随电压等级的升高，线路产生边相故障跳闸的几率增大，说明线路发生绕击的可能性也增大。
　　4)从开关保护动作情况来看，雷击不管造成单相或多相故障，重合闸重合成功的几率很高，约为70～85%。
　　5)由于输电线路雷击导线的耐雷水平低，每当输电线路发生绕击后，引起线路故障跳闸的概率非常大。

　　3　应用现有的雷电活动理论不能作出合理解释的一些现象
　　1)大多数输电线路杆塔路径走得很高，而长期不发生雷击，而有的杆塔位置相对较低而偏偏遭雷击。
　　2)对于三相导线垂直排列的双回线路，上相导线的保护角比中相导线的保护角要小，中相导线对上相导线应有屏蔽作用，在输电线路上时常发生雷电绕击到上相导线上引起线路故障跳闸。
　　3)有些雷能绕过前方的杆塔，打在后面的杆塔上去。
　　4)输电线路接地电阻在不断进行改造，其效果不够理想。
　　5)空间电荷是怎样分布的，空间电荷分布对雷电活动有什么影响?

　　4　雷云对地(或对输电线路)发生雷击放电的条件
　　带着以上这些困惑和疑问，经过查阅大量的资料和书籍，并对历年遭受雷击杆塔的地理环境条件、气象条件进行综合分析后，得出雷云对地(或输电线路)发生雷击放电的先决条件是：在近地区域(离地200 m范围内)必须有形成电荷集中的区域存在。换句话说：在线路通道上或者通道附近，如果没有形成电荷集中的区域存在，输电线路遭受雷击的概率极小，几乎不会发生。

　　1)通过综合分析认为在通常情况下，高空强大电荷与地面之间形成的电场加速了地面上一定高度范围内电荷的中和速度，使得地面上方形成一个电荷相对疏散的空间带，这个电荷疏散的空间带对高空雷电着陆起到很大的阻碍作用，对地面设施起到了很好的保护作用，这是为什么有些高山上的输电线路长期不会遭受雷击的真正原因。

　　2)雷雨天气里，由于地形条件的不同，在近地区域内，空间电荷分布是不均匀的， 某些区域电荷分布比较集中，某些区域的电荷比较疏散。从输电线路运行分析看出，电荷集中区域就是输电线路雷击高发区，电荷疏散区域输电线路发生雷击的概率极小，从而认为集中电荷对高空雷云对地发生雷击放电起了非常重要的桥梁作用，它相当于将高空雷云的强大电荷与地面搭起一座桥梁，形成一个放电通道，从而使高空中的雷电着陆。

　　空中雷云在风力的作用下快速移动，移动的雷云在近地区域(离地200 m范围内)，由于受地面山体或高层建筑物的影响，移动速度变缓。如果在雷云移动的前方，有高山阻碍，雷云就会放慢速度，并改变原来的运动方向;或者当雷云前行的通道逐渐变窄，雷云的移动速度也会越来越慢，在变窄的区域就会不断积累电荷，进而形成电荷集中。因此，形成电荷集中的地理环境条件是：要有一定高度的山脉所形成的喇叭口(或口袋形)，能有效地降低近地区域雷云的移动速度(这是多雷区的重要特征)，使该区域产生电荷集中。

　　3)什么时间雷云对地(或对输电线路)发生雷击放电，光有区域存在还不行，还要看雷雨时的主导风向和电荷集中的程度。由于地型的复杂性，不是所有的风都能形成电荷集中，只有当风向及其大小同时具备使某区域产生电荷集中的时候，才具备雷云对地(或对输电线路)雷击放电。雷雨时的主导风向及其大小是由气象条件所决定的，气象变化的复杂性，决定了雷电活动的复杂性。

　　雷雨时产生电荷对地雷击放电必须具备地形和主导风向两个条件。缺少其中的任何一个条件，雷雨时产生电荷对地雷击放电基本上是不可能的，地形条件是先决条件，以就是说：没有地形条件，就不会形成电荷集中，也就不会产生高空雷云对地的雷击放电;有了地形条件，就要看雷雨时的主导风向，如果由山脉形成的喇叭口(或口袋形)不在主导风向的前方，而是在风吹来的方向上，这时就不会产生电荷的集中，因此不会发生雷云的对地雷击放电。

　　电荷集中的中心(以下称电荷中心)电荷密度大，电场强度高，是雷电先导向地面发展的必经通道。电荷中心所处的位置，决定了雷电先导发展的方向，也就是说：电荷中心的电荷飘移(电荷移动)方向，就是雷电先导的发展方向，这是产生雷电绕击的真正原因。

　　5　带电云层的放电形式
　　带电云层的放电(电荷中和)形式，概括起来应包括以下两种：
　　① 集中快速放电形式;
　　② 分散缓慢放电形式。
　　集中快速放电，就是电荷在极短的时间内，使高度集中的电荷快速中和，放电通道被电离，通道阻抗小，放电电流大，危害大，破坏力强。这种放电形式主要以闪电(雷电)进行。

　　分散缓慢放电，就是电荷没有形成高度集中，电荷的放电没有固定的放电通道，其放电是随机的，通道阻抗极大，放电的范围广，对地面设施没有危害。

　　雷云放电通常会产生一个误区：即认为所有的雷云放电，都将以闪电的形式进行。带电云层产生电荷中和的形式多样：一是带电云层之间的放电，如果达到集中快速放电的条件，就以闪电的形式出现;如果达不到集中快速放电的条件，它最终将以分散缓慢放电的形式放电;二是带电云层在移动过程中，与地面物体之间的放电，是否发生闪电，要看雷云与地面之间是否建立了一个有效的快速放电通道，当带电云层与地面间没有建立有效的快速放电通道，带电云层所带电荷将大范围与地面缓慢放电，或与带异极性电荷的云层进行缓慢放电，其放电是连续的，它不能形成闪电所应具有的能量，其放电比较弱，不能产生可见光和形成冲击波(雷声);一但通过一个桥梁(这个桥梁可能是集中电荷，也可能是足够高的铁塔或建筑物)将带电云层与地面连通，形成一个有效的快速放电通道，带电云层所带电荷将对地面集中快速放电，其放电瞬时功率大，能产生可见光和形成冲击波(雷声)。

　　6　雷电的放电通道，取决于雷电先导的路径
　　20世纪60年代中后期，开始应用电气几何模型来分析避雷线屏蔽作用。闪击距离rs与雷电流幅值I L的关系如下：rs =9.4I L 2/3 。分析输电线路发生绕击的电气几何模型如附图1。图中，若雷电I Li先导落在Ai Bi弧上，则将雷击避雷线;若落在Bi Ci弧上,则将雷击导线;若落在Ci Di线上，则将雷击大地。中垂线(直线)OK 和抛物线HC1K将空间分成三部分，中垂线以上部分是击中避雷线区，中垂线与抛物线所包围的区域为击中导线区(绕击区)，抛物线以下部分是击中地面区。

　　从附图1可以看出，如果线路杆塔在山坡上，直线Ci Di将变成与山坡平行的一个曲线，导线对雷电流的捕雷面Bi Ci弧变大，绕击的机会也变大。

　　不仅如此，雷电先导的发展还与电荷中心所处的位置有很大关系。如果电荷中心处于输电线路的侧面，由附图1不难看出，雷击导线和地面的机会均存在，如果电荷中心距离输电线路比距离地面要小时，雷电先导向输电线路方向发展的可能性就大。

    上述输电线路发生绕击的电气几何模型图，是把雷电先导看成是由一个静止不动的空间电荷所形成的，在现实生活中要复杂得多，主要是由于空间电荷的分布(这里所指的空间电荷是指某区域内的集中电荷)随主导风向的变化而变化，空间电荷分布的变化和移动，确定了雷电先导发展方向，从而也给输电线路雷击点的确定提供了理论依据。

　　7　山区架空输电线路防雷对策
　　1)首先应根据近地区域形成电荷集中的地理环境条件，对输电线路沿线的地形和气象条件作全面的调查分析，确定可能产生电荷集中区域和电荷中心。有条件的供电企业，可绘制出本地区存在的电荷集中区域图。利用该图，对已建输电线路，应根据输电线路路径与电荷集中区域的相对位置，确定线路的易雷击区段及杆塔，判断哪些杆塔容易遭受雷击杆塔和避雷线，哪些杆塔(或导线)容易遭受绕击雷，再根据相应情况采取相应的防雷策略。在线路初步设计阶段，对所选择的线路路径，能避开易雷击区的，要坚决避开，否则，必须采取有效的综合防雷措施。

　　2)处于电荷中心下方的杆塔及避雷线，容易产生雷击杆塔和避雷线，因此应以防止雷击线路杆塔或避雷线时造成绝缘子反击闪络为主。根据雷击杆塔的耐雷水平I1的计算公式：
 
 
　　从上公式可知，雷击线路杆塔时的综合防雷对策为：①降低杆塔接地电阻Rch;②提高耦合系数k;③增加线路绝缘(提高绝缘子串50%冲击闪络电压U50%)等方面采取措施，切实提高输电线路的耐雷水平。
　　3)处于电荷中心边沿，位置较高的杆塔，以及下风侧大跨越输电线路，容易产生雷击导线(绕击)，因此应以防止线路绕击为主，同时应防止雷击线路杆塔或避雷线时造成绝缘子反击闪络。其防雷对策为：
　　①绕击时线路的耐雷水平I2：
 
 
　　根据DL/T620-1997的计算方法，35、110、220kV线路的绕击耐雷水平分别为3.5、7和12kA左右，可见线路上发生绕击的耐雷水平之低。因此输电线路应尽量避开易雷击区，避免线路从电荷中心边沿穿过，特别要避免杆塔处在电荷中心边沿较为突出的山头上。
　　②减小杆塔避雷线的保护角，应不断设计一些零保护角或负保护角的杆塔供易雷击区杆塔选用，减小杆塔避雷线的保护角，可使附图1中捕雷面Bi Ci弧变小，从而达到减少线路遭受绕击雷的可能性。
　　③在靠近电荷中心的边导线上，或者在横跨杆塔的迎风面应采取安装线路型避雷器(或安装可控避雷针)，限制线路上产生的过电压，从而保护输电线路设备。
　　④线路在发生绕击的同时，不要忘记线路仍然会发生雷击杆塔和避雷线，仍然应降低杆塔接地电阻Rch，加强线路绝缘等措施，降低雷击杆塔或避雷线时引起的线路故障。

　　在线路通过易雷击区时，要遵循一个原则：宁可让雷打线路杆塔或避雷线，而不愿让雷绕击到导线上，因此在线路通过易雷击区时，线路应尽量避免从电荷中心边沿走线，当无法避开时，可选择线路从电荷中心穿越，或让线路沿主导风向的方向架设，达到减少雷击导线的可能性。

　　防雷措施是否得当，最重要的是准确的判定易雷击区，确定电荷中心区域，拟定集中电荷的飘移方向，按线路杆塔的实际位置，有针对性的提出综合防雷措施，可得到事半功倍的效果。

　　总之，对雷电活动规律要不断进行观察总结，对电荷相对疏散空间带的形成和电荷飘移规律要进一步开展研究，并按照现行的综合防雷方案，总结综合防雷效果，寻找综合防雷新方法，不断提高输电线路的综合防雷水平。