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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，传播到相邻杆塔。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远大于从避雷线中分流的雷电流，这种分流的耦合作用将使导线电位提高，使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。避雷器动作时塔顶电位和导线电位变化波形见图7.1。
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，因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Ldi/dt会加在塔体电位上，使塔顶电位大大提高，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。因为线路避雷器具有钳电位作用，对接地电阻要求不太严格，对山区线路防雷比较容易实现，加装避雷器前后线路的耐雷水平与杆塔冲击接地电阻的关系见图7.2，从图中不难发现加装线路避雷器对防雷效果是十分明显的。
图7.1 Im=200 kA，塔顶IE和导线IA的电位波形图
图7.2 线路耐雷水平IW与杆塔冲击接地电阻的关系
②安装地点
一般而言，以下情况可考虑安装线路避雷器：
a供电可靠性要求特别高的线路而雷击跳闸率居高不下，采用一般措施仍降不下来，而雷击点又为随机分布，经过技术经济比较后，可考虑全线安装线路避雷器；
b运行经验表明的“易击段”和“易击点”，经仔细分析后，可安装线路避雷器，但要进行计算，以确定合理安装方案； c山区线路杆塔接地电阻，超过100Ω，采取一般降阻措施，接地电阻仍降不下来，且发生过闪络的杆塔；
d电站或变电站出口线路，接地电阻过大的杆塔。
7.2 防风偏闪络
我国500kV交流、?500kV直流输电线路，自20世纪80年代先后投运以来，运
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行比较稳定。但是，随着电网建设速度的加快，电网的增大，近年来，特别是2004年，500kV输电线路风偏闪络次数多、涉及面广。根据运行单位统计，2004年的事故跳闸次数相当于1999年至2003年5年间故跳闸次数的总和。1999年至2003年5年间500kV输电线路风偏闪络31次，涉及13省市，2004年仅1-7月500kV输电线路风偏闪络就达21次。
在2004年襄樊地区共发生3起风偏闪络事故，故障点中襄樊地区所辖三江二回203#塔为耐张塔，转角度数为59.38度，静态微风条件下测量的两处放电点空气间隙净距为4.3米。现场收集的气象资料证明故障时风力为7~8级，经国家电网公司组织专家进行专题分析得出的结论认为是该线路跳线设计风偏不够所致。
7.2.1风偏闪络故障特点
我局发生风偏跳闸的线路有直流线路和交流线路，塔型有耐张塔、直线塔。耐张塔是跳线对杆塔构架放电，直线塔是导线或线夹金具对塔身放电。并且几次故障具有以下特点：
（1）根据气象证明可知故障发生区域及时段内均有强风出现，并伴有雷雨，且故障发生地点无明显地形特殊性；
（2）导线或线夹金具上均有明显的放电点；
（3）故障时重合闸均不成功，强风消失后均强送成功； （4）从故障现场观察发现，一部分放电出现在脚钉上。
7.2.2风偏闪络原因分析
（1）强风（或龙卷风）是导致风偏放电的主要原因。
根据当地气象部门证明，三起风偏故障时放电发生的区域均出现了少有的强风，我局在现场查询中也发现附近有大树被吹到或连根拔起的现象。从导线风偏放电位置可反推出当时风速曾达到30-40m/s，原因是因为高空冷空气与低空热空气在局部小范围内不断交汇，形成局部强对流所致。气象部门反映，这种气候每年都有，但04年尤为强烈，主要表现为空气对流能量大，风力强劲，影响范围广，时间长。
在强风作用下，导线沿风向会出现一定的位移和偏转。另外，在间隙减小，空间场强增大时，在导线金具的尖端和塔身的尖端上会出现局部高场强，使放电更容易在这些位置发生，从现场放电痕迹可观察到，一部分放电出现在脚钉、导线金具和角钢边缘尖端上。
（2）暴雨使空气间隙的绝缘强度降低
由于风偏放电发生时伴有雷雨、冰雹等天气，空气潮湿，使其绝缘性能降低。并且在强风作用下，雨水会沿着风向形成定向的间断型水线，如果水线的方向与放电闪络路径相同，有可能使空气间隙的放电电压大为降低。因此我们认为线路发生风偏放电时一是导线风偏角很大，超过设计值，二是雨水降低了放电间隙的放电电压。
（3）设计上存在不足
此次发生风偏跳闸的线路中，设计最大风速为30m/s，对局部微气候区、强风区等特殊区域考虑不全，设计风偏计算值不满足局部微气候条件；同时为了节约线路成
本投资，在杆塔设计中塔头尺寸偏小，使得杆塔的风偏裕度偏紧。并且线路运行后绝
缘子串调爬、更换合成绝缘子、倒V串等改造工作后，杆塔原来的绝缘长度发生改变，造成因原设计风偏距离裕度不够导致强风等恶劣气候条件下线路发生风偏跳闸，本次葛南直流930#和龙政直流654#的风偏跳闸均属于此类情况。其直接原因就是风压不均匀系数按SDJ3-79规程取为0.75，而按DL/T 5092-1999规程取为0.61，通过
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对风偏的验算，可以看出SDJ3-79规程和德国的计算方法，在同样条件下得出的导线风偏量均大于DL/T 5092-1999规程的计算值。其塔头空气间隙大，塔头尺寸偏安全。
在耐张塔设计中引流线设计不合理，引流线过长或跳线绝缘子串为不稳定结构，也是造成风偏跳闸的原因之一，此次三江Ⅱ回203#耐张塔跳线发生的风偏跳闸，就是由于耐张塔的引流线设计不合理造成的。目前，设计部门对三江Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ回线所有存在问题的耐张塔引流线进行了重新设计，施工单位已完成了所有改造工作。
7.2.3风偏闪络治理措施
在对襄樊地区调研中并没有因风偏闪络的直线杆段，但所辖线路中仍然存在按DL/T 5092-1999规程取风压不均匀系数的杆塔，同时，对于三江Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ回也只是对东北电力设计院设计的东段进行了改造。因此，还需针对防风偏闪络开展以下工作：
对于依据DL/T 5092-1999规程取风压不均匀系数进行设计的输电线路，按风速不均匀系数取0.75对绝缘子风偏进行重新校核。目前，武汉分局已针对龙政线和葛南线进行了重新校核工作，发现由于风速不均匀系数取值增大，使线路部分杆塔设计最大风速下的计算风偏角超过设计标准，共清理出龙政线19基、葛南线104基风偏不满足要求的杆塔。
对三江Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ回中南电力设计院设计的耐张塔进行重新测量、校核、计算，如不符合要求应立即提出改造意见。建议跳线风压不均匀系数取1.2，必要时应计入风压高度变化系数。对于转角塔的跳线绝缘子串应根据实际计算情况设置，一般情况下可参考以下原则： 转角塔外侧跳线：45?及以上转角塔外角跳线宜采用双串绝缘子串；45?以下外角跳线宜采用单串绝缘子串；转角塔内侧跳线：15?及以下转角塔的内角跳线加装跳线绝缘子串。
对发生故障和风偏验算不合格的直线塔，原则上采取绝缘子串加装重锤的治理措施；在单串加重锤不满足要求时，还可将原单串绝缘子串改为双串倒“V”型绝缘子串以减少总体长度，从而减少风偏量，保持导线对塔身有足够的空气间隙。
加强对送电线路所经区域气象资料的观测、记录和收集，特别是微气候区、飚线风、龙卷风等的数据收集，包括发生时段、频率、风速、区域等，并以年为单位，统计线路长度和导线风偏闪络的观测、次数统计等相关数据，积累运行资料。
开展暴雨和强风定向作用下空气间隙的工频放电试验，得出数据及曲线，为今后的风偏设计和校核提供合理的技术依据和参数。
开展研究输电线路塔上气象参数及导线风偏的在线监测系统。为确定输电线路杆塔上最大瞬时风速、风压不均匀系数、强风下的导线运动轨迹等提供直接的技术依据。
7.3防覆冰跳闸
2004年12月20—28日因受恶劣天气影响，导致湖北区域6条500kV交、直流线路跳闸9条次，11条500kV线路异常。其中涉及襄樊地区的线路为2004年12月21日．500kV双樊线跳闸，重合闸不成功，三相跳闸。巡线结果：500kV双樊线#60塔A相绝缘于串因覆冰舞动掉落，导线断线落地。另外，巡线发现500kV斗樊线#13塔绝缘子自爆13片，其中C相5片。#21塔右相绝缘子自暴17片(共28片)。同时发
现500kV斗樊线、斗双线、双玉I、II线线路舞动．2004年12月28日11：32时，500kV斗樊线B相跳闸，重合成功。784ms后再次故障，三相跳闸。12：45恢复运行。故障点在#287塔中相，故障原因为冰闪。
7.3.1气候背景
根据气象专家分析，欧洲上空的阻塞性高气压在乌拉尔山上盘踞过久，导致冷空
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气频繁骚扰我国，带来长时间的暴雪天气。2004年年底至今年春节期间，阻塞性高气压切断了暖气团的东移之路，西西伯利亚的冷空气趁机堆积，生长成强冷空气，东移与我国旺盛发展的西南暖湿气流交汇，形成了大范围、长时间的降雨、降雪和低温天气，在华中湖北、湖南地区产生罕见的暴雨冰冻灾害。可见，本次恶劣天气与三峡蓄水、军事演习联系甚微，而是由国外冷空气的侵袭所致。
恶劣天气影响的输电线路主要集中在荆门地区，根据荆门市气象信息服务中心提供的气象资料，12月20日受东路不断南下的冷空气影响，18：56开始出现雨凇，21日14：00加强，最低气温在20日20：00至21日14：00持续在零度以下，并伴有3-4级偏北风，阵风10.2米/秒。根据宜昌专业气象服务台提供的资料，宜昌市12月21—28日维持低温雨夹雪天气。其中秭归县气象站（海拔296米）多日最低气温1℃以下，半高山（海拔700米以上）-3至-5℃。持续低温阴雨雪天气，出现冰凌。
通过现场调查，本次恶劣气候造成输电线路覆冰主要为两种类型：
1、荆门地区主要为雨凇覆冰。导线覆冰：为偏心结冰，在迎风面侧，1/3圆弧，厚度25—35mm，个别杆塔达到50mm，透明、密实，比重约0.9g/cm3。杆塔覆冰：迎风面10—20mm。绝缘子串覆冰：厚度10—15mm，形成了冰凌桥接。
据荆门气象台提出的资料表明，高度1m处覆冰直径18mm；高度6m处覆冰直径24mm。
2、宜昌、咸宁山区主要为雾凇覆冰，初期有5mm雨凇。导线覆冰：呈柱状均匀覆冰，子导线相绞，厚度80mm左右，白色、松针状，比重约0.5g/cm3。杆塔覆冰：迎风面100—250mm，不规则须状雾凇。绝缘子串覆冰：整个被雾凇包覆，厚度40—60mm。
根据现场覆冰观测，结合气象部门提供的资料，综合判定本次实际覆冰厚度超过了设计标准。
出现这样的气象条件与荆门比较特殊的地理位置有一定的关系。荆门位于湖北省中部，东部是大别山余脉，西部是秦岭余脉，中间形成一条狭窄风道。每年11月至次年3月，多偏北风，并伴有雨夹雪、冰冻。本次发生舞动线路大体呈东西走向，地形地貌具备舞动形成的特殊地理条件与微气象条件，属典型微气象区域。
7.3.2湖北地区500kV线路设计覆冰取值及运行情况
湖北地区500kV线路设计覆冰绝大多数按10mm覆冰取值，个别工程按10mm覆冰设计20mm覆冰验算，采用的设计规程为原水利电力部1979年1月颁发的SDJ3-79《架空送电线路设计技术规程》（该规程适用于35~330kV架空送电线路设计）及1999年颁布的《110~500kV架空送电线路设计技术规程》。该规程适用于15mm冰及以下输电线路设计。自70年代开始建设我国第一条500kV线路以来，总体运行良好，但局部少数地方也发生了低温覆冰情况下的覆冰倒塔断线和舞动事故。除去年底今年初之外，发生过如下较典型事故。
1987年以来，500kV中山口大跨越多次发生严重舞动，1989年，500kV姚双线（现双樊线）中山口大跨越固舞动发生导线断线，线路停运。
1993年，500kV葛双二回#226-#241因严重覆冰发生大面积倒塔断线。同时，荆门地区110kV及以下输电线路也因严重覆冰发生大面积倒杆断线。
1994年，500kV葛双二回#226-#241因严重覆冰再次发生大面积倒塔断线。 1994年11月，500kV葛双一回#235发生1次覆冰闪络。 2001年元月23-25日，受寒潮和风雪天气的影响，500kV葛凤线在荆门与潜江交
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界段发生了大面积、长时间、强烈的导线舞动，并造成杆塔螺栓松动、部分塔材脱落，线路停运。
2003年3月5日，荆门地区500kV输电线路发生长时间导线舞动，造成成斗二回#180塔中相绝缘子钢脚断裂，导线落地。斗双线#3-#4塔导线对地线放电，线路停运。
7.3.3线路覆冰设计存在的问题
切实掌握本地区冰凌的大小，特性和出现的规律是合理确定设计条件，减少冰害事故，提高运行可靠性的重要前提。我国现有的气象台站大都处于城镇附近，距线路较远，处在同一凝冻天气条件下，由于地形因素和线路特性不同，所观测到的冰凌数据经济偏小，不论代表线路覆冰的实际情况，电线覆冰现象是一种随机条件，其荷重大小随机率而变动。目前各地冰凌资料较少，难以应用数据设计的方法进行分析选择。几十年来，我国电力系统从北到南，从东到西，都发生过大量的冰害事故，杆塔倒塌、导地线和金具断裂、脱冰跳跃造成短路、地线弧垂过大和导线相碰引起闪络，冰闪、导地线舞动、甚至导线弧垂过大在挡距中央对地放电等。遗憾的是我国气象观测降水资料中缺乏复冰一次。只是在常规重冰区域的设计院依靠自己的力量，配合规划选线，在可能的重冰地段筹建几处复冰观测站，来探索复冰规律，指导重冰线路的设计，典型重冰区的设计也有不少失败教训，早期由于对复冰机理缺乏认识，导致运行中出现的冰载大大超过设计标准，被迫要求改造或改线。
根据设计经验，收集到的复冰数据，应按该物复冰物体接近送电线路的程度来区别对待。新建线路附近运行的送电线路的逐年复冰数据是最重要的，当然新建线路规划路径上先行设置的试验观冰数据也一样重要；架空通讯线上的复冰数据居次；对于气象站小尺寸测冰线上长期冰厚数据至少应与线路路径处最近5年的复冰数据进行相关分析后才能作为统计使用；民间调查访问的复冰信息，不能作为设计的正式依据。
湖北地区超高压线路覆冰典型为10mm，重冰不具备普遍性，但随着经济的发展，一方面线路走廊的越来越紧张，不少线路需要穿越海拔相对较高而易覆冰的山区，另一方面也是由于没有可靠的覆冰观测资料作为设计依据，对局部重冰缺乏认识，对低温覆冰舞动治理也仅仅局限于在10mm冰设计基础上的舞动抑制。因此应处理好典型覆冰取值与局部重冰取值的关系，对易发生冰害的地区应设置观冰站，指导重冰线路设计，预防冰害的产生。
7.3.4电线覆冰的类型和一般规律
覆冰是大气温度接近或低于0℃时，有降水并被冰结在温度接近或低于0℃的物体上的白色透明或不透明的冰层。覆冰是由非常复杂的天气过程和微物理过程相结合而形成，依据各地的观测资料表明，有以下几种基本类型。
1、雾凇
大气中的水汽在过饱和时附着和升华凝结，形成放射状的结晶称之为雾凇。通常过冷却水滴在导线的迎风面形成白色、不透明的颗粒状或长三角形覆冰。这些水滴比相互紧密结合所需要的时间提前冻结，即后面的水滴到达之前，前面的水滴还来不及
铺展就被冻结了，形成了包含许多空隙或气泡的干燥的冰。这种冰的密度较小，对导
线的附着力较弱，轻微的振动就容易脱落。根据在四川西南观测的资料，这类冰一般产生在风速0~4m/s，大气温度-2~-8℃的条件下，平均密度为0.2g/cm3。一般情况下，雾凇覆冰不大可能引起送电线路的重大设备事故。
2、雨凇
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