防雷技術在輸電線路設計中的應用

張元慶

摘 要：電力行業的全面革新帶動了我國經濟發展，已成為我國經濟發展的支柱型產業，其中輸電線路的設計與安裝對電力企業的發展尤為重要，但輸電線路在實際安裝過程中由于一些自然因素常會導致安全事故的發生，或由于雷電對輸電線路的破壞較為嚴重。本文對高壓線路遇雷故障進行分析，并從輸電線路安裝時采用科學、合理的防雷技術提升線路運行安全著手，以改善輸電線路的防雷能力，供參考。

關鍵詞：防雷技術；輸電線路；應用

前言

輸電線路運行安全性是電力企業發展過程中最為重要的部分，其作為電能傳輸的重要媒介，對線路的穩定運行尤為重要。此外，若輸電線路等級較高時，由于線路架設較高在較大程度上增加雷電破壞的幾率；所以，在此基礎上電力企業采取有效的防雷技術避免自然災害對輸電線路造成的不利影響，不但能夠提升電力企業輸電線路的穩定性，且對電力企業的未來發展具有重要意義。

1 雷電對輸電線路的危害

1.1 雷電的高熱效應

雷電會產生較高的高熱能量，在放電時傳到輸電線路中，并將高熱效應轉換為高電流，在較大程度上對輸電線路的正常運行造成破壞，嚴重者甚至融化線路中的金屬，或將將桿塔中的金屬融化，對電網系統的穩定運行造成極大威脅。

1.2 雷電的高壓效應

雷電在放電時會產生較高的高壓，甚至可高達10萬伏以上，若電擊點在輸電線路上，將導致金屬設備與電氣設備瞬間遭到破壞，使線路出現跳閘、短路以及燒毀等故障問題，甚至造成輸電線路出現起火等現象，大大影響電力企業的發展及加大輸電線路的維護成本。

1.3 雷電的電磁感應

雷電不但能產生高熱與高壓，并且還伴隨著電磁效應，使輸電線路變成交變電磁場，大大增加線路中的電流。由于線路無法承載過高的電流，會導致輸電線路出現燒毀的情況，在對輸電線路造成較大的影響的同時，加大了后期的維修難度。

2 防雷技術原理

防雷技術的選擇與應用需根據雷電形成的特點進行科學的選擇，這就需要對防雷技術與雷電放電原理進行系統分析，產生雷電的主要原因是由于人們生活的環境中充滿了水蒸氣，若上升氣流與大氣結合在一起時，不同電荷會包圍水珠，并在氣流的作用下形成帶正負電荷的云層，此帶電荷的云層叫做雷云。

雷云向地面放電的過程主要有先導放電階段和主放電階段兩個階段。其中，先導放電階段是因電荷累計到一定程度時，使氣體中的絕緣體發生了改變，形成了先導放電，在先導放電過程中會將電壓瞬間升高[1]。此外，若大氣中的電荷運動時，會形成主放電階段，此放電時間比較短，但放電電流相對較高，對地面的建筑物有較大的破壞性，之后電流波和電壓波通過放電通道進行入雷擊點，若氣體介質在電場的作用下導致電解質中一些帶電的質點數量和移動速度達到最大值時，會改變電介質的屬性，使其具有一定的通電性質。

根據雷電放電原理可對放電系數進行有效分析，對雷電流幅值與地面落雷密度值進行計算，以此準確計算出輸電線路與避雷線的耦合系數，并將計算出的值應用在防雷技術設計中。

3 輸電線路引發雷電的原因

3.1 地理環境

一般情況下，山區發生雷電幾率較高，尤其是深山與沿海地區，主要是因山區地域起伏較大，并且氣流相對不穩定，同時雨水較為豐富，這就導致輸電線路的設計會受到一定的影響，為此在進行輸電線路安裝與設計時需要綜合考慮地理環境因素對輸電線路的影響。

3.2 線路桿塔高度

雷擊主要是使大地感應電荷和雷云中的電荷，其電壓一般通過桿塔進行放電，擊穿線路，主要需注意以下方面：導線閃爍程度主要是由于線路間距不均衡所造成，若增加塔身電流和電感程度，則反擊電壓與電路會相應的減少。

3.3 土壤電阻率

桿塔與接地電阻有著密切的聯系，其中地形較為復雜的區域，在進行輸電線路安裝時需要注意安裝重點，一般情況下將重點放于巖石與土壤的分層中；此外，在一定情況下塔頂會受到雷擊，主要是因接地電阻相對較小，導致反射現象的發生，可以通過降低接地電阻來避免雷擊[2]。

4 防雷技術在輸電線路中的應用

4.1 在線路上裝置避雷器

在輸電線路中安裝避雷器后，能夠有效的將電流實施分流，一部分進入到地下，一部分導入到塔桿中。此外，若電流超過一定數值后，避雷器會對電流產生一定的分流作用，當避雷器中電壓降到50%時，留存的電壓不會對線路產生威脅，是由輸電線路受到雷電侵襲時，避雷器會將一部分電流傳入塔桿中，而雷電流通過磁感應效果以此將電位推高，使電位差加大，從而起到防雷的效果。

4.2 選用合理的輸電線路路徑

由于我國地域遼闊，且不同地域的氣候與地形具有較大的差異性，從而出現雷擊的概率在一定程度上也有著較大差異；因此，架設輸電線路時，為了保證線路的安全運行需最大程度避開雷擊區域，一般情況下需避開以下幾個區域[3]：（1）山川峽谷區域；（2）地下導電礦物較多以及水位相對較高的區域；（3）潮濕低洼盆地，特點是有較多叢林與山脈區域；（4）電阻率突變率較高的區域。

4.3 架設耦合地線

在接地電阻難以進行降低時，需在導線下端進行地下鋪設，以最大程度上對雷電流進行分流，降低絕緣子串兩頭的感應力度，并在一定程度上降低反擊電壓分量。由此可看出，架設有效的耦合地線，能夠保證雷擊期間線路可以通過瞬間跳閘來避免雷擊的危害。

4.4 自動合閘系統的應用

自動合閘技術主要是應用自動合閘系統，在最大程度上減少雷擊對輸電線路造成的危害，夠提高線路的安全性。此外，自動合閘技術可保障輸電線路在雷電期間可進行自動關閉，以此降低對線路造成的不利影響。

4.5 減小接地電阻

避雷器的使用有著其一定的弊端，因此需對接地電阻進行有效的調整，比如通過爆破技術改變導電性能，以此降低接地電阻；或應用降阻劑放置于鐵塔附近，以此來降低接地電阻。

結語

綜上所述，為了避免輸電線路在運行過程中遭受雷電破壞，提升電力企業輸電線路中的運行安全。通過積極應用合理的防雷技術在輸電線路中，在提升輸電線路運行質量的同時，大大提高電力系統的工作效率，為我國電力企業的發展奠定良好基礎。

參考文獻：

[1]葉曉東. 輸電線路設計及運行中的防雷技術措施研究[J]. 中國高新技術企業， 2011（33）：131-132.

[2]王一男. 探析線路防雷技術在輸電線路設計中的應用研討[J]. 華東科技：學術版， 2017（10）：240-240.

[3]吳璽. 線路防雷技術在輸電線路設計中的運用[J]. 西部廣播電視， 92014（18）：177-177.