输电线路的防雷设计探究

输电线路的防雷设计探究

屠智龙

佛山市南海飞宇电力电器安装有限公司

摘要：近几年电网输电线中因雷击导致跳闸事故屡见不鲜，为了降低雷击对于输电线路的影响，提高电力系统运行的稳定和安全，要不断的探究和改进输电线路中的防雷设计措施。本文就输电线路中防雷措施进行探讨，提高输电线路的安全。

关键词：输电线路雷击防雷设计

当前社会经济的不断发展，电力的发展对于人们的生产生活带来很大的便利，也是一项不可缺少的东西，但是在输电线路作业的过程中，线路防雷性能不容忽视。提升的输电线路的防雷能力有助于维护电力系统的安全性，避免该系统遭到雷击，确保电力系统的安全运行。

1、雷电对输电线路的危害

我国地域跨度大，各地的自然环境差异很大，输电线路往往会跨越不同的地区，因此受到了自然环境的影响也最为明显。雷电在夏季最为活跃，而在夏季我国大部分地区雷雨天气增加，这进一步提高了输电线路遭受雷击的几率。雷电发生后，往往会到达距离地面比较低的位置，地面上高耸建筑就会使雷电电场发生畸变，从而受到雷击。尤其是地面上高度比较高的铁塔，铁塔顶端具有很大的电场强度，更容易受到雷击。很多跨度大的输电线路尤其是高压输电线路的杆塔都是金属结构，而且具有很高的高度，这也是输电线路发生雷击现象几率较大的重要原因。

1.1雷电的高热效应对输电线路的危害

雷电具有高热效应，当输电线路受到雷电影响时，高热效应就通过输电线路转化为强大的电流，甚至达到了数十万安倍，输电线路杆塔就会受到高热能的影响，金具导线就可能因此融化甚至断线，这就会导致电力系统出现断电的情况，电力系统安全受到极大的威胁，也会造成严重的经济损失。

1.2雷电的高压效应对输电线路的危害

输电线路受到雷击后，在雷击点的电压瞬间提高，这时候输电线路上的金具导线或者电气设备就会受到高压的影响而损坏，严重的还会引起火灾，后果不堪设想。

1.3雷电产生的电磁感应对输电线路的影响

电磁效应也是雷电形成过程中很重要的一个现象，输电线路如果发生雷击情况，变电磁场就会在发生雷击的输电线路上产生，增加输电线路电流，线路就会出现瞬间过载的问题，进而烧毁。

1.4雷电的机械效应对输电线路的危害

雷电还具有机械效应，在输电线路受到雷击后，线路和变压器等输电设备就会因为雷电的机械效应发生变动，严重的还会引发爆炸，从而破坏整个输电线路系统，使电力系统的稳定和安全受到严重的威胁。

2、输电线路容易出现雷击事故的原因

2.1环境方面

有关电力人员在进行电路设计的时候，线路一般都是在比较复杂的自然环境条件下，地形比较坎坷，我国还是一个多山的国家，这样就使得许多设计都必须要在山区里进行，线路可谓是非常的复杂。由于外界环境的影响，环境比较恶劣，输电线路涉及的范围比较广，路基比较大，因此在这种情况下，就极易出现各种雷击问题，影响到用电的质量。尤其一些下雨期比较长的地区，电击非常普通，这就存在很大的安全隐患问题，因此外界环境是一个发生电击的重要原因，自然环境对输电线路的安全存在很大的影响。

2.2施工方面

在进行输电线路的过程中，由于不同的输电线路施工材质和技术的不同，最终都会造成对输电线路发生雷击而造成电路的跳闸现象。大部分的输电线路都处于地形比较复杂的环境中，这些外界环境都会在一定程度上造成设备的损耗，在砂石比较多的地形中，还会出现电阻率突然增大的现象，就会提高输电塔杆的接地电阻。这个时候，如果施工人员再没有相应的责任心和耐心，在进行工程施工的过程中，采用的降阻率不符合相关的规定，就会使工程在很大的程度上降低相关质量，提高了腐蚀速度，影响了工程的安全性。如果在雨天进行相关的施工，就会由于土壤中的水分比较多，而且设备常常处于水分土壤中，造成在测量电阻的时候，就会出现一定的偏差，测量的数据具有不准确性，无法正确的反应真实电阻，也不能在第一时间内发现不良的接地线阻。

3、输电线路的防雷设计研究

3.1科学布置输电线路

由于输电线路雷击故障的产生与线路所在地域环境存在密切的关联性，因此在输电线路设计过程中，需对输电线路所在地的地理环境、气候条件、地质条件等进行综合分析，避免将输电线路布置于雷电多发区域，从而减少雷击故障的发生。一般情况下，雷击多发区域可分为以下几类：①地下水位相对较高且富有导电性矿藏的地区；②山区风口处及顺风向的河谷区域；③地质电阻率极易发生改变的地区，或者土质电阻率相对较低的地区，比如山坡断层地带、山谷地区、农田等；④具有丰富水资源的盆地区域；⑤土质相对较好、植被覆盖率较高的地区，比如树林。

3.2科学配置线路避雷器

为进一步提升输电线路的耐雷水平，可在搭设避雷线的基础上科学配置避雷器装置。例如，在输电线路中，将绝缘氧化锌避雷串并联在线路绝缘子上，用以分散雷电流，使击穿电压小于绝缘子串的闪络电压，从而保证输电线路电压始终处于安全范围，防止因绝缘导线产生过电压而引发雷击故障。又比如，在构建现代防雷系统时，加强三合一或二合一信号防雷器的科学应用，实现模拟信号线路、电源、同轴信号等的有效防护。在此过程中，应保证防雷器PE端良好接地，做好日常检查与维修工作。通常情况下，避雷器在环境相对恶劣的山区架空输电线路工程、水电站附件的输电线路工程、跨越相对较大的铁塔中具有广泛的应用。

3.3科学搭设避雷线

在输电线路搭设避雷线是较为常用的一种防雷技术，具有分流、屏蔽等作用，防雷效果相对较好。通常情况下，避雷线多应用于电压等级在200kV以上的输电线路中，当输电线路电压超过500kV时，则需要搭设两条避雷线，用以增强输电线路保护能力，减少雷击故障的发生。与此同时，在搭设避雷线的过程中，避雷线的保护范围通常用保护角表示（避雷线与外侧导线间连线、垂直线的夹角）。为保证避雷线保护作用的充分发挥，应根据实际情况科学确定保护角。一般情况下，在搭设双避雷线时，其保护角应尽量控制在20°左右；在山区多雷区域，尽量将保护角设计为负保护角；在220～330kV线路设计中，应将保护角控制在20°～30°之间。

3.4降低接地电阻

在输电线路防雷措施中，降低干扰接地电阻的效果明显，可以有效的降低雷击对于输电线路的影响。在实际操作中一般有三种方法：首先是在输电线路设计中，伸长水平接地体，接地体长度的增加会使电感增加，从而得到更大的冲击系数，不过这种方法存在一定的局限性。其次是使用爆破技术，对接地处进行爆破，然后对炸开的地方用电阻率小的物体进行回填压实，土壤的导电性能，从而降低接地电阻。最后可以采用降阻剂，在杆塔周围放置适当的电阻剂，从而降低土壤电阻和接地电阻。通过对接地电阻进行降低，能够有效的减少输电线路受到雷击的影响，保证输电线路的正常运行和安全。

3.5有效应用自动重合闸技术

自动重合闸（AutomaticReclosingSwitch）技术是线路保护中较为常用的技术之一。通常情况下，在输电线路系统中有效安装自动合闸装置，可根据电路故障实际情况，通过自动合闸进行线路保护，实现线路故障影响的有效控制。总结工作经验发现，在架空输电线路中安装自动合闸装置，当发生线路故障时，在继电保护动作下实现故障切除，电弧自动熄灭，从而提升输电线路供电的稳定性、安全性和可靠性。目前，在110kV、220kV输电线路设计过程中，常应用单项重合闸进行线路保护；在易发生相间短路故障的输电线路中，常采用综合重合闸进行线路保护。

4、结束语

总而言之，输电线路在电力系统中承载着电能分配与输送的重要使命，其运行的稳定与安全对保障整个电力系统运行的稳定与安全至关重要。因此，相关部门及工作人员应在明确认识防雷技术应用重要性的基础上，结合雷电故障形成原因，根据输电线路工程实际情况，对输电线路进行科学的设计，实现防雷措施在输电线路中的科学应用，从而降低雷电故障发生概率，减小雷电故障对电力系统运行质量的影响。

参考文献：

[1]殷青岩.输电线路综合防雷设计措施探讨[J].科技与企业,2013(20):365.

[2]周亮，张驰.电力输电线路防雷设计措施探析[J].低碳世界,2013(18):101-102

[3]许彬.降低区域输电线路雷击风险的防雷策略研究[D].华南理工大学2012