輸電線路設計中的防雷措施探討

梅海++梅海東++林文杰

摘 要：輸電線路為電網重要部分，其如果在運行中出現故障，將會對整個電網運行穩定性與安全性產生影響。在電網系統日益完善背景下，輸電線路復雜性不斷提高，想要對其進行有效防雷施工，必須要基于其特點，確定設計方向和要點，同時從多個方面著手，將防雷措施落實到位，確保滿足電網可靠運行需求。文章基于雷電對輸電線路影響，對防雷措施進行了簡單分析。

關鍵詞：輸電線路；防雷設計；電網運行

中圖分類號：TM72 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0106-02

雷電為常見自然災害，其對輸電線路產生的影響較大，雷擊時會有過大雷電流通過線路，導致輸電線路被燒毀，無法正常供電，對整個電網運行效率具有重要影響。為提高輸電線路運行可靠性，需要落實有效防雷措施，來消除雷擊對線路產生的影響。基于電網運行要求，收集輸電線路相關數據，并對多項防雷措施進行對比，選擇最佳防雷措施，來滿足電力系統防雷需求，實現電網的有效保護。

1 輸電線路間運行特征

輸電線路是維持電網正常供電的前提，主要包括導線、接地裝置、線路絕緣體以及電線桿等幾部分組成，它們相互協調作業，來維持供電可靠性。輸電線自身具有一定電阻，在供電過程中將會消耗部分電能，最大程度上來降低此問題影響，對電網設置了變壓器，用于發電廠輸出電力的升壓，然后利用斷路器進行設備保護，最后接入輸電線路向用戶供電，保持電力輸送過程的高壓性[1]。就我國電網建設現狀來看，銜接輸電線路主要包括電纜線路與架空輸電線路兩種，其中輸電線路又可分為交流和直流兩種，并且直流輸電線路建設成本高，且對技術要求嚴格，一般以交流輸電線路為主。

2 雷電對輸電線路運行產生的影響

2.1 雷電災害影響

輸電線路運行效果在根本上決定了整個電網供電可靠性與穩定性，需要采取措施來提高其運行安全性，切實滿足實際生產生活需求。目前我國電網建設日益完善，輸電線路體系也更為復雜，受外部因素的干擾加大，并且大部分輸電線路需要在野外環境運行，受雷擊災害影響嚴重。受到雷擊影響后，不僅會影響輸電質量，還有很大可能造成供電設備故障和損壞，并且故障檢修維護難度高，還存在較大安全風險。雷擊作用于輸電線路，產生過大雷電流，如果不采取有效防雷措施，將會對電氣設備以及人身安全產生威脅。

2.2 防雷設計要求

對輸電線路進行防雷設計，最常見的即設置避雷線、科學選擇線路路徑、降低桿塔接地電阻、提高線路絕緣水平等。不同防雷措施性質不同，需要從不同角度分析，根據專業規范，確定防雷設計要點，做好每個細節管理。尤其是特殊地形環境，輸電線路架設施工難度高，防雷措施設置與運行將要面臨更大挑戰，可以選擇組合方式處理，對輸電線路進行強有力防雷防護。在對輸電線路進行防雷設計時，要注意兼顧實用性與經濟性平衡原則，綜合分析電力安全生產與建設能力，合理判斷防雷施工目的，結合實際情況來選擇防雷措施，避免盲目追求防雷施工而造成成本增加[2]。從以往施工中總結經驗，確定科學合理的防雷治理方案，將各項防雷技術有效落實到位，促使線路穩定高效運行，降低雷擊對輸電線路供電質量的影響。

2.3 防雷設計要點

2.3.1 輸電路徑

在確定輸電線路路徑時，核心要求是盡量避開雷擊高發地段，遠離雷擊區，并對無法避免的雷擊區內線路進行高效防護，將雷擊影響降到最低。總結以往經驗可以確定，應盡量避免以下區域：雷暴走廊，如山區風口、順風峽谷與河谷等；四周為山丘的潮濕盆地，如水庫、魚塘、沼澤、湖泊以及森林等周邊盡量不要設置鐵塔；土壤電阻率變化明顯地區，如地質斷層地帶、山坡稻田交界位置、巖石與土壤交界位置等，土壤電阻率越低遭受雷擊的可能性越大；地下水位較高或者地下存在導電性礦區域，以及土壤電阻率差異較小的山頂、向陽山坡等[3]。

2.3.2 輸電種類

需要根據輸電線路實際功能需求進行選擇，應用功能不同輸電線路對應最適應輸電種類差異較大，目前所應用最多的為三相交流輸電。

2.3.3 路中電壓

即在對輸電線路進行防雷設計時，需要提前確定其內部電壓，判斷其為哪種輸電電壓類型，常見如特高壓、超高壓與高壓三種輸電線路。實際設計中，需要結合輸電線路設計要求，選擇線路電壓等級。

2.3.4 桿塔選擇

桿塔為支撐輸電線路主要工具，為保證其穩定性，需要保證基礎嚴格按照專業規范設置，這樣就需要占用一定土地面積。為緩解桿塔建設與土地資源之間的矛盾，在桿塔選擇和設計時，除了要保證其可以滿足基礎功能需求外，還需要盡量減少對面積的占用。同時，輸電線路在運行中遇到故障后，需要由技術人員通過桿塔來進行檢修和維護，因此所選桿塔還應便于后期維護工作的展開。一般情況下，同一條輸電線路應選擇型號相似的桿塔，總結以往經驗可得，轉角塔可以選擇應用角鋼塔，直線塔則可以選擇應鋼管塔。

2.3.5 周圍環境

為減少雷擊災害的發生，降低因為雷擊對輸電線路效率的影響，需要提前對線路架設環境進行實地調查，為防雷措施的選擇與應用提供依據。輸電線路供電時會產生電磁效應與電磁輻射，對人體健康產生一定影響，輸電線路設計時要盡量遠離居民區和地質災害區域。嚴格遵循專業規范，盡量規避特殊地區，提高線路供電綜合效果。

3 輸電線路防雷措施要點

3.1 安裝避雷線

將避雷線應用到高壓輸電線路中，可以取得良好的防雷效果，并且對比其他防雷措施來講，所需成本投入更低，一般220kV及以上電壓等級數輸電線路可以選擇架設避雷線方式防雷，110kV輸電線路也選擇此種方式。安裝時要保證避雷線對導線具有良好屏蔽效果，避免雷電繞過避雷線直接對導線產生影響，最大程度上來減小繞擊率。盡量減小避雷線對邊導線保護角，控制在20°～30°即可，例如220kV與330kV雙避雷線線路可設計成20°，500kV及以上輸電線路，則應選擇雙避雷線形式，保護角則應控制在15°以內[4]。另外，還需要對避雷線與桿塔進行接地。雙避雷線正常工作電流會在每個檔距中兩根避雷線組成的閉合回路內感應出電流，并產生功率損耗。為減小此損耗，安裝時可以設置小間隙來對桿塔進行絕緣處理，雷擊時間隙被擊穿，促使避雷線接地，保證輸電線路運行安全。

3.2 設置耦合地線

如果無法順利降低桿塔接地電阻時，可以選擇設置耦合地線方式處理，在導線下方或者附近加設一根地線，可以加強避雷線與導線間的耦合，減少絕緣子串兩端反擊電壓與感應電壓分量。并且，設置耦合地線還可以在雷擊塔頂時，向相鄰桿塔分流雷電流，進而能夠減小雷擊跳閘事故的發生概率，尤其是山區防雷效果明顯。

3.3 降低桿塔接地電阻

在針對110kV及以上桿塔輸出線路防雷設計時，可以通過設置避雷線來達到目的，這樣雷電活動時，桿塔底部電阻可以與避雷線合作降低電壓，消除雷擊對輸電線路的影響。設計時可以利用伸長水平接地體來降低桿塔接地電阻，且電感隨著接地體長度的增加而增加，沖擊系數也更大，但是總結以往經驗來看，其只有在一定長度范圍內有效。還可以選擇應用爆破接地技術處理，通過爆破制裂后，利用壓力機將低電阻率的材料壓入到土壤裂縫內，對土壤導電性能進行改善。或者也可以應用適量的接地電阻降阻劑處理，其作為化學物質自身具有一定導電性質，將其設置到桿塔地極周圍，增加地極面積，達到降低接地電阻的效果，并且還不會因為雨水沖刷而出現移動或者腐蝕等問題。

3.4 安裝線路避雷器

對輸電線路安裝避雷器，可以在雷擊災害發生時，將過大雷電流傳輸給相臨近的桿塔，剩余電流則直接泄入大地內，通過分流來避免雷擊電流對輸電線路造成損害。并且線路避雷器還具有鉗電位功能，尤其是電壓偏高地區功能更為明顯，同時還可以降低線路建設成本，提高輸電線路建設綜合效能，滿足電網供電要求。

4 結束語

為提高輸電線路運行安全性，需要就雷擊災害影響進行準確分析，然后基于實際情況，對各項因素進行綜合分析后，對比選擇最為合適的防雷措施，從根源上來消除雷電對線路輸電質量的影響，避免對輸電線路造成損壞。

參考文獻：

[1]劉俊男.輸電線路設計中的防雷措施研究[J].通訊世界，2015（16）：98-99.

[2]殷青巖.輸電線路綜合防雷設計措施探討[J].科技與企業，2013

（20）：365.

[3]周亮，張馳.電力輸電線路防雷設計措施探析[J].低碳世界，2013（18）：101-102.

[4]張俊心.輸電線路設計與運行中的防雷措施[J].科技視界，2013

（03）：185+191.