淺析架空輸電線路的防雷接地

1.引言

根據電網故障分類統計數據，供電系統運行時由雷擊引起的高壓線路跳閘次數占50%～70%。這多數是由于自然環境變化等因素造成。輸電線路通常都是暴露在野外，經常會受到雨水、臺風、雷擊等各種自然災害的影響，給電力系統的正常運行帶來了不便。雷擊是對架空輸電線路破壞最大的自然災害，雷擊瞬間產生的強電流會造成輸電線路無法承受巨大的負荷而出現短路、燒毀等問題，對電力系統、電力設備造成的危害相當大，防雷接地的設計和維護可以有效防范這一問題的產生。

2.防雷接地裝置的組成與功能

防雷接地技術之所以能在電力行業中得到廣泛運用，主要是因為防雷接地裝置優越的抗雷擊性能。從防雷接地裝置的組成原理看，其作用包括兩方面：一是防雷，采用相應的裝置可避免雷擊造成的破壞；二是接地，利用靜電接地的方式，避免靜電對電力系統造成的不利影響。無論哪種功能都需要借助于各種裝置才能發揮相應的作用。弄清防雷接地裝置的組成與功能是很有必要的，主要裝置的功能如下：

(1)接受裝置。防雷實際上是將自然雷電進行某種形式的轉換，防雷接地裝置在雷電產生之后必須要及時將雷電吸引接受，這樣才能有效地處理自然雷電。雷電接受裝置是防雷接地發揮功能的第一階段，其主要是直接、間接接受雷電的金屬桿，對各種形式的雷電襲擊都有很好的接受效果。常見的雷電接受裝置包括：避雷針、避雷帶、架空地線、避雷器等。

(2)引電裝置。即通常所說的“引下線”，引下線實際屬于一類導體裝置，在防雷接地裝置里是把雷電流從接閃器傳輸到接地裝置的構件。目前，雷電襲擊的形式總體上分為直接雷擊、間接雷擊兩種，這兩種對電力輸電線路都會造成極大的破壞。防雷裝置中運用的引下線在機械強度、耐腐蝕、熱穩定等方面都能達到標準要求，是輸電線路防雷裝置里不可缺少的組成部分。

(3)接地裝置。接地裝置包含：接地線、接地體兩種結構，其主要是為了防止各種靜電造成的危害。對于輸電線路而言，其設計的接地線不僅防范了雷電造成的危害，也能為維修人員的修理提供方便。如：輸電線路中使用的接地線是由大于25mm2以上裸銅軟線制成，當維修人員斷電維修線路后，接地線可防止靜電危害。

(4)接地電阻。接地電阻指的是接地體的對地電阻之和，阻值大小等于接地裝置對地電壓與通過接地體流入地中電流的比值。接地電阻也可看成是衡量接地裝置效率的參考標準，對輸電線路的維護管理有一定的指導作用。在測量方面，接地電阻有輔助地極測接地電阻的性能，如運用雙鉗口非接觸測量技術無需打輔助地極可以讓輸電線路的在線測量成為現實。

3.輸電線路的防雷接地措施

輸電線線路防雷接地的設計需從多個角度考慮，不能僅限于某一個防雷裝置或防雷系統，而是要充分利用好每一項防雷器件的功能特性，然后組合成強大的防雷結構體系。筆者根據自身的工作經驗，歸納了避雷線、避雷器、重合閘、接地電阻等方面的防雷設計。

(1)避雷線。輸電線路設計中通過架設避雷線可有效地屏蔽導線，將雷電產生的電流分解成不同的支電流，由此防止對導線造成直接性的破壞。在設計方案中應該把避雷線敷設在導線之上，避雷線的保護范圍較廣，可將其作為輸電線路的主要保護裝置。但是，在避雷線分布時應根據不同的對象合理布置，如：大于220kV的線路應沿全線架設雙避雷線，110kV線路沿全線架設單避雷線，35kV線路不沿全線架設避雷線，但應在變電所進出線1-2km架設避雷線。

(2)接地電阻。通過降低桿塔的接地電阻也能起到很好的防雷效果，這也是輸電線路防雷最直接的方式，這是由于接地電阻的減小能使雷電電流得到緩沖，大大減弱強電流對輸電線路造成的危害。根據電力研究的標準顯示，接地電阻越小，雷擊時桿（塔）頂電位越低，顯著增強了輸電線路的抗雷水平。若輸電線路布置了避雷線，每基桿塔避雷線的工頻接地電阻需控制在表1范圍內，同時接地電阻應低于輸電線路承受雷電的能力，如表2所示。

表1 有避雷線架空電力線路桿塔的工頻接地電阻

表2 有避雷線的輸電線路的耐雷水平

圖1 避雷針安裝方法

(3)自動重合。自動重合的實現要借助于自動重合閘作用的發揮，這是輸電線路防雷接地設計的一個關鍵。當輸電線路受到雷擊之后，自動重合閘可在短時間內完成兩個動作，即先跳閘，后重合。兩個動作的自動化完成是傳統重合閘不具備的功能，自動重合能減小接地故障對設備造成的破壞。在故障跳閘之后盡快合閘，自動重合閘可恢復正常的電力系統運行，防止雷擊跳閘引起過久的停電現象，以免給用戶的用電帶來不利影響。

(4)避雷針。避雷針不僅普遍用于高層建筑的防雷，在輸電線路中也能起到很好的防雷效果。需要注意的是避雷針并非直接避雷的裝置，其只能把雷電轉移到其他地方，僅發揮了引雷的作用。在防雷接地設計中，我們可采用避雷針作為引電裝置，在雷電沿著放電通道對避雷針放電上，把雷電引入到大地里及時釋放，防止輸電線路發生閃絡，避雷針安裝方法如圖1所示。對于經常出現雷擊的區域采用負角保護針，該保護針為上翹30°長約2.4m的屏蔽針，將這種保護針設置于輸電線路的兩邊相，可與導線上方的避雷針組合成新的防雷裝置，常用在直擊雷、繞擊雷等雷擊形式的控制中。

(5)避雷器。從實際防雷接地改造工作中發現，接地電阻的運用常無法達到理想的防雷效果，這是由于裝置性能、線路環境等因素造成。遇到這種情況時，在防雷接地設計中則可以采用非線形電阻，即“線路避雷器”。這種裝置的作用是將避雷器、絕緣子并聯在桿塔上若桿塔或避雷線遭受雷擊，桿塔上的防雷裝置能夠串聯間隙放電，有效避免了絕緣子出現閃絡，防止輸電線路燒毀、跳閘等問題的出現。通常，輸電線路管理維護人員需要結合線路所在區域的雷擊狀況、跳閘狀況、線路流經等問題，對避雷器的安裝位置合理選擇，以更好地發揮防雷效果。

4.輸電線路維護管理的有效策略

當防雷接地設計完成之后，電力部門則需盡快安排技術人員架設安裝線路，保持電力系統的持續供電。除了設計、施工等環節需要給予高度重視外，對輸電線路采取科學的維護管理措施也是不可缺少的。對輸電線路維護之后，可起到“防范故障、在線檢測、強化管理”等多個方面的作用。“日常檢修”是輸電線路維護的關鍵，在維護階段需要做到的以下幾點內容：

(1)實時管理，及時檢修。一般情況下，輸電線路維護期間要采取24h的實時管理，這樣可以隨時發現輸電線路故障。考慮到避免雷擊跳閘造成的停電，電力部門要強化防雷技術的運用，以先進的維護技術來優化線路管理效率。電力單位要深刻認識到增強線路的防雷性能，減小線路的雷擊跳閘率等是輸電線路維護的根本任務。因此，需要對防雷設備的接地綜合管理檢查，參照輸電線路的實際狀態制定檢修方案。

(2)立足實際，狀態檢修。在檢修過程中發現輸電線路遭受雷擊后，防雷接地裝置會引起電能耗損過大，使得輸電線路的傳輸效率大大降低，且增大了輸電線路的運行成本。在維護期間需不斷完善電力網的維護管理，如：定期清掃線路、變壓器、斷路器、絕緣套管等，這樣可以保持防雷接地裝置的暢通運行，為輸電線路的順利運行創造條件。

(3)防范雷擊，減少跳閘。防止雷擊是輸電線路防雷接地的主要目的，也是維持線路運行的最佳方式。工作人員在維護線路期間應綜合分析系統的運行方式、防止雷擊的故障形式、雷擊跳閘的處理技巧等內容。同時，結合線路經過地區雷電活動的強弱、地形地貌特點、清理線路周圍的不利因素、加裝線路避雷器和接地電阻監測，這樣能顯著減輕雷擊對輸電線路造成的破壞，有效地提升防雷接地的使用性能。

5.結束語

從統計數據來看，雷擊輸電線路的危害在達到某種程度后會直接影響到電力系統中的各種設備，從而危及供電系統的穩定性與安全性。為了避免輸電線路受到破壞，應根據輸電線路的路徑設計科學合理的防雷接地方案，為輸電線路的正常運行提供保障。

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