淺析防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用

陳煥濱

摘 要：雷電現(xiàn)象在我們生活中非常常見，通常情況下雷電具有很高的電壓，如果雷電擊中輸電線路將會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的安全隱患。為了最大程度地減少安全隱患出現(xiàn)，我國(guó)電力部門需要對(duì)輸電線路進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并且采用正確的防雷技術(shù)，以減少輸電線路出現(xiàn)雷擊跳閘的現(xiàn)象，減少雷電現(xiàn)象對(duì)輸電線路的破壞。此篇文章對(duì)雷電的危害、防雷技術(shù)的原理進(jìn)行了介紹，之后對(duì)防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：防雷技術(shù) 輸電線路 設(shè)計(jì) 實(shí)踐應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）10（c）-0027-02

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們和各行各業(yè)對(duì)電能的需求不斷增大，電力部門為了滿足人們和各行各業(yè)對(duì)電能的需求，對(duì)輸電線路的規(guī)模進(jìn)行了擴(kuò)大。但是電力部門在建設(shè)電力系統(tǒng)時(shí)因建設(shè)與運(yùn)行技術(shù)原因，導(dǎo)致一些輸電線路裸露在自然環(huán)境中，這樣的情況導(dǎo)致輸電線路非常容易遭到外力破壞，如果再出現(xiàn)比較強(qiáng)的雷電現(xiàn)象可能使輸電線路存在一定的安全隱患，并且使輸電線路無法正常供電，為此在設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)需要對(duì)防雷技術(shù)有足夠的重視[1]。

1 雷電對(duì)輸電線路的危害

在春、夏季發(fā)生雷電現(xiàn)象的次數(shù)較多，雷電的放電時(shí)間僅有0.01 s，但是雷電在一瞬間的電流最高可以達(dá)到20萬A以上，如此大的電流打在任何建筑物或者人體上都會(huì)帶來很強(qiáng)的破壞性，雷電現(xiàn)象對(duì)處于高山上的輸電線路有著嚴(yán)重的危害[2]。下面對(duì)雷電對(duì)輸電線路的危害進(jìn)行介紹。

第一，雷電的高熱效應(yīng)對(duì)輸電線路的危害。雷電在放電過程中打到輸電線路上，雷電的高熱效應(yīng)就會(huì)瞬間轉(zhuǎn)化成數(shù)十萬安培的電流，此時(shí)雷電流在輸電線路桿塔上產(chǎn)生非常高的熱能，會(huì)達(dá)到金屬的融化點(diǎn)，輸電線路桿塔上的金具導(dǎo)線可能出現(xiàn)融化的現(xiàn)象，嚴(yán)重的將會(huì)出現(xiàn)斷線或倒桿，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和工業(yè)的安全生產(chǎn)都造成了一定的威脅。

第二，雷電的高壓效應(yīng)對(duì)輸電線路的危害。雷電在放電過程中，雷擊點(diǎn)瞬間達(dá)到10萬V以上的高壓，如果雷擊點(diǎn)在輸電線路上，輸電線路上的一些電氣設(shè)備和金具導(dǎo)線瞬間受到非常大的破壞，可能會(huì)出現(xiàn)短路、跳閘、變壓器燒毀等情況，破壞比較嚴(yán)重的將會(huì)引起火災(zāi)，使電力部門蒙受很大的經(jīng)濟(jì)損失[3]。

第三，雷電產(chǎn)生的電磁感應(yīng)對(duì)輸電線路的影響。雷電的形成過程會(huì)出現(xiàn)一定的電磁效應(yīng)，當(dāng)雷電在放電時(shí)打到輸電線路上時(shí)，電磁效應(yīng)在輸電線路上會(huì)形成交變電磁場(chǎng)，使輸電線路中的電流增大，從而將輸電線路瞬間過載燒毀。

第四，雷電的機(jī)械效應(yīng)對(duì)輸電線路的危害。雷電具有一定的機(jī)械效應(yīng)，被雷電擊中的物體出現(xiàn)變動(dòng)和爆炸的情況，從而進(jìn)入電力系統(tǒng)中，對(duì)輸電線路、變壓器以及發(fā)電機(jī)造成破壞，對(duì)人們的生活和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著消極的影響。

2 防雷技術(shù)原理介紹

為了給輸電線路選擇合適的防雷技術(shù)，需要對(duì)雷電的放電原理和防雷技術(shù)原理進(jìn)行詳細(xì)分析和研究。人們生活在充滿水蒸氣的大氣環(huán)境中，當(dāng)大氣和上升氣流相遇時(shí)會(huì)導(dǎo)致大氣中的小水珠被各種電荷包圍，之后在氣流的帶動(dòng)下形成了上表面帶正電荷、中間正電荷和負(fù)電荷交織存在、下表面帶負(fù)電荷的云層，此種云層又叫雷云。雷云向地面的放電過程包括先導(dǎo)放電階段和主放電階段，先導(dǎo)通電階段因?yàn)槟程幍碾姾沙霈F(xiàn)積累過多的情況，導(dǎo)致空氣中一部分介質(zhì)的絕緣性質(zhì)發(fā)生了變化，形成了導(dǎo)電通道，導(dǎo)電通道的形成過程就是先導(dǎo)放電，此時(shí)雷云與大地的電壓會(huì)達(dá)到10mV。當(dāng)游離的異性電荷開始運(yùn)動(dòng)時(shí)主放電階段便開始，主放電階段的時(shí)間相對(duì)較短，但是此階段的電流達(dá)到了200多千安，有非常大的破壞性，之后電流波和電壓波通過放電通道進(jìn)行入雷擊點(diǎn)。當(dāng)氣體介質(zhì)在電場(chǎng)的作用下導(dǎo)致電解質(zhì)中一些帶電的質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量和移動(dòng)的速度達(dá)到最大值時(shí)，電介質(zhì)就會(huì)失去絕緣性，上述內(nèi)容即放電原理。通過上述原理可以對(duì)雷電的放電系數(shù)進(jìn)行研究，得到地面落雷密度值和雷電流幅值，通過對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的推導(dǎo)得出輸電線路和避雷線的耦合系數(shù)、輸電線路的耐雷水平計(jì)算公式、雷擊跳閘計(jì)算公式等，將計(jì)算所得值進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)計(jì)算。

3 防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用

對(duì)輸電線路進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)所有的因素進(jìn)行綜合考慮。下面對(duì)輸電線路的防雷設(shè)計(jì)工作中需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行說明。

第一，選擇合理、正確的電路路徑。不同區(qū)域的地理環(huán)境和條件存在一定的差異，導(dǎo)致遭受雷電襲擊的幾率也不同，容易遭受雷電襲擊的往往是輸電線路的鋪設(shè)路徑存在問題的地方，為此，在選擇輸電線路的路徑時(shí)需要盡量避開容易發(fā)生雷電襲擊的地點(diǎn)，具體要求如下：盡量不要選擇環(huán)山、水塘、樹木等；盡量不要選擇土地電阻率會(huì)隨時(shí)發(fā)生變化或已經(jīng)發(fā)生變化的地方；盡量避開山谷和峽谷等區(qū)域；盡量避開地下水位高和地下有導(dǎo)體礦物質(zhì)的區(qū)域；不要選擇陽面的山坡或者土壤條件較好的山地區(qū)域。

第二，在輸電線路上設(shè)置避雷線。在輸電線路上設(shè)置適當(dāng)?shù)谋芾拙€是防止雷擊的重要措施。此過程中最關(guān)鍵的是選擇正確的避雷線，必須保證避雷線和輸電線路相適應(yīng)，同時(shí)需要選擇正確的輸電線路設(shè)置避雷線，電壓比較低的輸電線路不宜設(shè)置避雷線，需要在電壓較高的輸電線路上設(shè)置避雷線。對(duì)于電壓達(dá)到120 kV的輸電線路需要全線設(shè)置避雷線，對(duì)于電壓在220～350 kV之間的輸電線路以及每個(gè)月暴雨天氣在半個(gè)月以上的區(qū)域全程設(shè)置避雷線，對(duì)于電壓在500～700 kV范圍內(nèi)的輸電線路以及山區(qū)需要全程設(shè)置兩條避雷線。

第三，在輸電線路上安裝避雷器。避雷器的使用彌補(bǔ)了避雷線的不足之處，在輸電線路上安裝避雷器需要設(shè)置一個(gè)固定的雷電流值，當(dāng)雷電流值超過固定值時(shí)，避雷器就會(huì)啟動(dòng)，避雷器和避雷線兩者之間進(jìn)行良好的配合達(dá)到分流的目的，將電流導(dǎo)向地面，從而保證輸電線路的電壓不會(huì)出現(xiàn)問題。在避雷器安裝時(shí)需要選擇最佳的鐵塔線路，對(duì)現(xiàn)有的資源進(jìn)行合理利用。

第四，減小接地電阻。使用避雷線和避雷器的防雷效果并不是最好的，為了使輸電線路的防雷效果提高，需要對(duì)接地的電阻進(jìn)行調(diào)整，讓接地電阻的值減小，下面對(duì)減小接地電阻的方法進(jìn)行介紹。其一，使用爆破技術(shù)。此種技術(shù)是一種新型的技術(shù)，主要原理是改變一定區(qū)域內(nèi)土壤的性質(zhì)，通過爆破的方法將一定區(qū)域的地面炸開，將電阻率比較小的物體壓入地下，從而改變土壤的導(dǎo)電性能。其二，使用適量的降阻劑。將降阻劑放置在鐵塔的附近，讓被包裹的電解質(zhì)、水分等快速地進(jìn)入土壤，從而達(dá)到降低土壤電阻的目標(biāo)。

4 結(jié)語

輸電線路在電力系統(tǒng)中有著非常重要的作用，輸電線路是否正常對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行有著決定性的作用，但是輸電線路容易遭到雷電的襲擊，導(dǎo)致輸電線路會(huì)出現(xiàn)不同程度的問題，為了減少上述現(xiàn)象發(fā)生，電力部門需要在輸電線路上做好防雷措施，上文對(duì)防雷技術(shù)進(jìn)行了介紹，并且提出了選擇合理、正確的電路路徑，在輸電線路上設(shè)置避雷線，在輸電線路上安裝避雷器以及減小接地電阻等防雷措施，希望對(duì)電力部門輸電線路的防雷工作有一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

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[3] 楊崗，姚少榮.簡(jiǎn)述防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及理論依據(jù)[J].商業(yè)故事，2016（9）：26.