輸電線路設(shè)計中的防雷措施探討

嚴(yán)棟

摘 要：現(xiàn)階段，我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展對于電力能源的需求量巨大，這也促進(jìn)了我國電力行業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，大量的輸電線路在不斷建設(shè)中，而且輸電線路覆蓋的范圍逐漸擴(kuò)大。一方面提高了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面也受到了眾多因素的影響，提高了輸電線路發(fā)生故障的幾率。其中，雷電對于輸電線路的安全和正常運(yùn)行有很大的影響。本文分析了雷電對于輸電線路的危害，對于輸電線路設(shè)計中的防雷措施進(jìn)行了探討，僅供參考。

關(guān)鍵詞：輸電線路；雷電危害；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.158

1 雷電對輸電線路的危害

我國地域跨度大，各地的自然環(huán)境差異很大，輸電線路往往會跨越不同的地區(qū)，因此受到了自然環(huán)境的影響也最為明顯。雷電在夏季最為活躍，而在夏季我國大部分地區(qū)雷雨天氣增加，這進(jìn)一步提高了輸電線路遭受雷擊的幾率。雷電發(fā)生后，往往會到達(dá)距離地面比較低的位置，地面上高聳建筑就會使雷電電場發(fā)生畸變，從而受到雷擊。尤其是地面上高度比較高的鐵塔，鐵塔頂端具有很大的電場強(qiáng)度，更容易受到雷擊。很多跨度大的輸電線路尤其是高壓輸電線路的桿塔都是金屬結(jié)構(gòu)，而且具有很高的高度，這也是輸電線路發(fā)生雷擊現(xiàn)象幾率較大的重要原因。

1.1 雷電的高熱效應(yīng)對輸電線路的危害

雷電具有高熱效應(yīng)，當(dāng)輸電線路受到雷電影響時，高熱效應(yīng)就通過輸電線路轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大的電流，甚至達(dá)到了數(shù)十萬安倍，輸電線路桿塔就會受到高熱能的影響，金具導(dǎo)線就可能因此融化甚至斷線，這就會導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)斷電的情況，電力系統(tǒng)安全受到極大的威脅，也會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

1.2 雷電的高壓效應(yīng)對輸電線路的危害

輸電線路受到雷擊后，在雷擊點(diǎn)的電壓瞬間就能夠達(dá)到10萬V以上，這時候輸電線路上的金具導(dǎo)線或者電氣設(shè)備就會受到高壓的影響而損壞，嚴(yán)重的還會引起火災(zāi)，后果不堪設(shè)想。

1.3 雷電產(chǎn)生的電磁感應(yīng)對輸電線路的影響

電磁效應(yīng)也是雷電形成過程中很重要的一個現(xiàn)象，輸電線路如果發(fā)生雷擊情況，變電磁場就會在發(fā)生雷擊的輸電線路上產(chǎn)生，增加輸電線路電流，線路就會出現(xiàn)瞬間過載的問題，進(jìn)而燒毀。

1.4 雷電的機(jī)械效應(yīng)對輸電線路的危害

雷電還具有機(jī)械效應(yīng)，在輸電線路受到雷擊后，線路和變壓器等輸電設(shè)備就會因?yàn)槔纂姷臋C(jī)械效應(yīng)發(fā)生變動，嚴(yán)重的還會引發(fā)爆炸，從而破壞整個輸電線路系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全受到嚴(yán)重的威脅。

2 輸電線路設(shè)計中防雷技術(shù)原理介紹

輸電線路設(shè)計中如何有效的采用防雷措施，是電氣企業(yè)靠考慮的重點(diǎn)問題，但是在此之前，有必要深入的分析和研究雷電放電原理和防雷技術(shù)原理，才能夠有效的在輸電線路設(shè)計中合理的選擇防雷措施。人們生活的大氣環(huán)境中存在大量的水蒸氣，上升氣流和大氣相遇就會發(fā)生各種電荷包圍大氣中小水珠的現(xiàn)象，隨著氣流的帶動，就會聚集從而形成上下分別為正電荷和負(fù)電荷，中間為正負(fù)電荷相交織的云層，也被稱為雷云。雷云向地面放電的過程就是我們所謂的雷電，這個過程一般分為兩個階段，一是先導(dǎo)放電階段，二是主放電階段。其中導(dǎo)放電階段是由于電荷在某一位置過多的積累，形成導(dǎo)電通道，這個過程就是先導(dǎo)放電。先導(dǎo)放電后會發(fā)生主放電階段，雖然主放電階段時間很短，但是會產(chǎn)生的電流達(dá)到了200多千安，其破壞力巨大，通過放電通道流波和電壓波進(jìn)入雷擊點(diǎn)。在電場的作用下，氣體戒指會導(dǎo)致電解質(zhì)中帶電的質(zhì)點(diǎn)數(shù)量和速度會達(dá)到最大值，這時候電介質(zhì)就會失去絕緣性，這就是放電原理。可以根據(jù)這一原理，在輸電線路設(shè)計中通過雷電放電系數(shù)的研究，得到相關(guān)的數(shù)據(jù)依據(jù)，從而對輸電線路和避雷線的耦合系數(shù)和雷擊跳閘計算公式等防雷措施的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行計算，進(jìn)而有效的采取相應(yīng)的防雷措施。

3 輸電線路設(shè)計中的防雷措施應(yīng)用

3.1 輸電路徑的合理選擇

由于自然因素的影響，自然界中存在很多雷擊高發(fā)地區(qū)，例如自然界中的雷暴走廊、山區(qū)中的潮濕盆地，包括沼澤湖泊等地區(qū)。這些地區(qū)都是雷擊的高發(fā)地區(qū)，所以在輸電線路設(shè)計中，輸電路徑的選擇要盡量避開這些地區(qū)，最大程度的降低輸電線路遭受雷擊的幾率。除此之外，土壤電阻率也會影響輸電線路發(fā)生雷擊的幾率，尤其是土壤電阻率低的地區(qū)，例如地質(zhì)斷層地帶、山坡稻田交界位置、巖石與土壤交界位置等地區(qū)的土壤電阻率很低，在這些地區(qū)的輸電線路很容易受到雷電的影響。因此在輸電線路路徑設(shè)計和選擇時，這些地區(qū)也要進(jìn)行考察，盡量繞開土壤電阻率低的地區(qū)。

3.2 在輸電線路上安裝避雷器

很多輸電線路設(shè)計中采用的防雷措施都是采用避雷線，雖然避雷線對于輸電線路的防雷具有一定的積極作用，不過避雷線的使用也存在一定的限制，實(shí)際效果也有待提高。因此要在輸電線路中安裝避雷器，從而增加避雷線的避雷效果。安裝避雷器時，要設(shè)置固定的雷電流值，如果實(shí)際的雷電流值大于固定值，避雷器就會開啟，配合避雷線對雷擊電流進(jìn)行有效的分流，降低雷擊對于輸電線路的影響。輸電線路設(shè)計中使用避雷器，需要對選擇合理的設(shè)置位置，要根據(jù)線路路徑的自然因素情況，將現(xiàn)有的輸電線路資源合理的進(jìn)行利用，避免資源的浪費(fèi)。

3.3 降低接地電阻

在輸電線路設(shè)計防雷措施中，降低干擾接地電阻的效果明顯，可以有效的降低雷擊對于輸電線路的影響。在實(shí)際操作中一般有三種方法：首先是在輸電線路設(shè)計中，伸長水平接地體，接地體長度的增加會使電感增加，從而得到更大的沖擊系數(shù)，不過這種方法存在一定的局限性。其次是使用爆破技術(shù)，對接地處進(jìn)行爆破，然后對炸開的地方用電阻率小的物體進(jìn)行回填壓實(shí)，土壤的導(dǎo)電性能，從而降低接地電阻。最后可以采用降阻劑，在桿塔周圍放置適當(dāng)?shù)碾娮鑴瑥亩档屯寥离娮韬徒拥仉娮琛Ｍㄟ^對接地電阻進(jìn)行降低，能夠有效的減少輸電線路受到雷擊的影響，保證輸電線路的正常運(yùn)行和安全。

4 結(jié)束語

綜上所述，為了降低雷擊對于輸電線路的影響，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和安全，要不斷的研究和改進(jìn)輸電線路設(shè)計中的防雷措施，根據(jù)輸電線路所在區(qū)域的自然環(huán)境條件，合理的選擇防雷措施，保證輸電線路的運(yùn)行和安全。

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