自1752年本杰明·富兰克林完成著名的“风筝实验”之后，人类便揭开了与雷电“斗争”的序幕。一旦建构筑体、高压架空线路遭受雷击，若缺乏有效的防雷技术，轻则影响正常供电，重则对线路、设备等造成极大的损害。因此，保障输配电线路和用电设备的安全性至关重要，需全面提高高压输电架空线路网的防雷水平。
1 500kV及以上电压输电架空线路遭受到雷击的主要危害
目前，我国在人口集中的城市基本实现了高压输电架空线路的全面覆盖，各地用电需求也基本得到满足。以110k V高压输电架空线路为例，其结构自上而下分别为地线线夹、1线、2线（含导线线夹）、3线，线路塔架呈现对称性，自左至右分别为一回路、二回路。此架构的塔架一旦遭遇雷击，雷电流就会迅速通过其中大部分金属组件，进而形成大量感应电流。高压输配电网中骤然出现大量感应电流后，线路中的电压水平会在极短时间内迅速攀升至极高的程度，大幅度提高线路发生故障的概率。如果输电线路的防雷接地功能较弱，则线路会面临“被击穿”的风险，进而导致一定范围内输电线路彻底陷入瘫痪的状态。
由此可见，高压架空输电线路在遭受到雷电侵袭后，若防雷接地装置得不到保障，将对整个输配电系统造成不同程度的影响，除了影响地区的正常供电，还可能造成人员伤亡，引发火灾、触电等危害。
2 500kV及以上电压输电架空线路防雷工作中存在的问题
在设计高压输电架空线路时，技术人员必须重视防雷工作中存在的问题。
2.1 合成绝缘子的使用方式不够完善
目前，普通种类的合成绝缘子在高压输电架空线路中得到较为广泛的应用。但此绝缘子两端的压环在使用过程中往往未达到理想状态（长度较短），几乎能够与空气中的间隙紧密相连，导致架空线路的抗雷性能远未达到预想水平。此外，由于部分线路安装人员对普通合成绝缘子缺乏了解，在安装过程中若存在质量缺陷，会为供电安全埋下隐患。
2.2 接地装置的布设无法考虑长远性
我国拥有广袤的国土面积，为了实现“电能全覆盖”，需要在很多地形条件极其复杂的野外地区设置高压架空杆塔。但由于此项事业缺乏足够的数据支撑，在世界范围内也无法获取足够的借鉴，很多野外杆塔的接地装置在布设时无法考虑长远性。调查显示，很多野外杆塔的接地装置在长期使用过程中均会受到不同程度的腐蚀，甚至断裂，深度可至地下0.5m左右。受此影响，若遭遇雷击，容易诱发严重的电力安全事故。
2.3 杆塔避雷线设置角度不够严谨
近年来的研究结果证明，高压架空输电线路的保护角角度的设置情况会在很大程度上影响线路的防雷能力。一般情况下，该角度应该控制在20～25°。如果角度过大，避雷线便会处于“雷电高发区”，将频繁遭遇雷击；若角度过小，则会失去设置的意义。此外，很多早期的杆塔仅设置了1根避雷线，其受雷击的概率远远超过设置2根以上避雷线的杆塔。
2.4 高压输电线路接地装置长期处于高电阻值状态
防雷工作的核心并非仅仅是防止受到雷击，还包括当雷电击中线路时，迅速将之导向大地，目的在于尽可能减少自然雷电对输电线路造成的损害。如果输配电路中的电阻值较低，电压、电流受到的通行阻力便较低，电压不会在线路中积存过多的时间，一般不会对线路产生额外影响。但对近年来野外杆塔雷击事故进行分析发现，因接地引下线受到腐蚀等原因，电阻异常增大，最终在遭受雷击时无法迅速将雷电导入大地的事件并不罕见。因此，高压输电线路接地装置长期处于高电阻值状态，这也是导致线路防雷能力较差的主因之一。
3 提高500kV及以上电压输电架空线路防雷能力的方法
3.1 建立完善的雷电监测机制，及时掌握线路输配电运行情况
雷电是自然产生的，不会受人类意志影响，因此为了提高线路的防雷能力，首要工作在于建立完善的雷电检测机制。具体而言，第一，线路管理单位应与气象部门建立长期合作关系，对管辖范围内的天气情况了如指掌。如果在一段时间内存在雷云聚集的情况，应及时制订应对方案，对区域内的高压架空线路运行情况进行监控。第二，借助雷电定位系统，一旦线路受到雷击并出现跳闸现象时，系统能够及时锁定故障区，帮助检修人员迅速确定故障位置，在最短时间内使线路恢复正常。第三，注重收集数据，逐渐建立完善的“雷电-高压架空输电线路”数据库。探索各地区的天气变化规律，重点在于对雷电活动的特点进行深入分析，结合地形、地势等重要因素，为提高高压架空输电线路的防雷能力不断收集数据，进而总结出匹配性最高的方案。
3.2 不断优化避雷装置的设计工艺，科学选用避雷装置
优化设计工艺，合理设置和选用避雷线、避雷器等避雷装置是一种可行性较高的重要措施。首先，在高压架空输电线路中设置避雷线，不仅可以对输电线路中的自然雷电进行分流，降低其侵害作用，还能够充分利用导线的耦合作用，使流经线路合成绝缘子的电压大幅度降低。在此基础上，进一步利用导线的屏蔽功能，使感应过电压不会击穿线路中的元器件。其次，在设计线路时，技术人员应充分了解杆塔的高度、架设区的自然情况，确保避雷线时刻处于导线的上方。最后，对线路进行定期维护，及时排查安全隐患也具有重要意义。
检修人员对架空地线的运行情况和防雷能力进行确认时，由于地线支架上的活动范围有限（一般最多只能同时允许2名人员进行作业），加之受力点难以掌控，一旦出现大风或其他恶劣的自然气候，就很可能威胁到检修人员的生命安全。为解决该类问题，可采用高压架空输电线路直线塔地线提升方式。该方式的主要特征如下：第一，在支架的顶面额外开设容纳槽，在其内设置固定的螺母，并配合设置丝杠；第二，丝杠两端伸出支架，在上部安装棘轮扳手，下端连接吊钩（借助轴承），在地面设置平行的夹紧槽，分别安装第一、第二两个螺栓。采用高压架空输电线路直线塔地线提升方式可以大幅度提高检修人员在进行线路维护时的安全性，有助于其在一次检修时发现并排除更多的防雷安全隐患，进而达到提高防雷工作质量的目的。
3.3 提高输电架空线路的绝缘能力，可采用“不平衡”绝缘方式
在野外地区设置输电架空线路时，考虑到成本，在很多时候不得不穿过雷电高发区。基于此，防雷工作的主要思路应该集中在提高线路的绝缘能力方面。为达到该目的，可采用在进线位置增设绝缘子数量的方式。如此一来，导线与避雷线之间的距离将会进一步加大，线路的绝缘性便会提高。具体而言，以110k V线路为例，一般在海拔1000m以下的区域，绝缘子的数量不会超过8片；如果杆塔的高度超过40m，则高度每增加10m，需额外设置1片绝缘子，同时搭配“不平衡”的绝缘方式，避免线路遭遇雷击时跳闸。
4 结束语
高压架空输电线路在长期运行的过程中，除受到雷击、污秽、鸟害等自然因素侵蚀，还需承受重负荷、“迎风舞动”等机械应力作用，由此造成的线夹损坏、松动、放点间隙绝缘子自爆等问题，均会降低线路的防雷性能。为了从根本上解决该类问题，一方面，完善的雷电监测机制必不可少；另一方面，需不断更新架空输电线路设计工艺，在多方共同努力下，降低风险发生率。
