輸電線路防雷接地措施的重要性及改進方法

王鵬

摘要：輸電線路一般都是在室外，經常受到臺風、雷電以及大雨等多方面的自然氣象條件直接影響，從而給電力系統運行帶來不穩定的影響。雷電是造成輸電線路故障最主要的因素之一，會使輸電線路出現燒毀或者短路現象，產生雷擊跳閘等事故;由于雷擊的電流很強大，在輸電線路上將產生遠高于線路額定電壓的“過電壓”，甚至會對電力系統內相關設備造成較大的損害，因此加強防雷接地設計及維護，能夠減少或防止此類問題發生。鑒于此，本文對輸電線路防雷接地措施的重要性及改進方法進行分析，以供參考。

關鍵詞：輸電線路;防雷;重要性

中圖分類號：TM862?????文獻標識碼：A

引言

隨著我國的社會進步，如今處于電網優化的建設中，為了能提高高壓輸電線路當中的電氣設計水平質量，設計人員必須對電氣設計有科學的掌握，重視桿塔的型號和防雷抗冰的選擇，并對輸電線路設計等多方面知識進行專業有效培訓，提升其設計以及應用技能，保障整體的高壓輸電線路電氣設計的價值，從而使我國高壓輸電行業可以更好地發展。

1輸電線路防雷保護概述

輸電線路由于分布面積廣易受雷擊，這是線路故障的客觀原因。同時，雷擊后，雷電波將沿輸電線路侵入變電站，輸電線路的絕緣水平一般高于變電站設備的絕緣水平，給變電站電力設備帶來危害。因此，應充分注意線路防雷。根據過電壓的形成過程，線路產生的雷電過電壓一般可以分為兩種，一個是雷擊線路附近的地面，這是由電磁感應引起的，也可以稱為感應雷電過電壓。另一種是線路上引起的雷擊過電壓。運行經驗表明，直接雷擊對高壓電力系統的危害更有害。在工程計算中，通過防雷等級和雷擊跳閘率來測量輸電線路的耐雷性能和防雷效果。

2高壓輸電線路電氣設計過程

2.1設計前期分析

首先，有關電氣設計人員必須要對路徑所經的地形做出深層的研究，對有關設計成本也要做出準確選擇，以減少前期工作中的設計成本，以此提升電氣設計的高水平以及高質量。例如針對電氣的選材要科學準確，能防止在工程的資源方面出現浪費的情況，確保后期制作完成的電氣設計要有安全性、合理性。其次，電氣設計人員要具備非常專業的素養，針對不同地區在運行線路的前期設計做出分析后，選擇出針對高壓輸電線路的設計可實施的方案，并可以有效解決其中的問題。設計人員可以在施工環境和技術設備上提前做出有關電氣設計方面的思考，以此提升電氣設計的水平以及質量。

2.2施工階段分析

高壓輸電電氣的設計過程中，相關專業及設計人員要密切地配合，出現的各種各樣問題要及時解決，也要對不切合實際的設計施工方案做出有效調整，這樣有利于施工過程中合理的操作，優化施工流程，從而提升施工質量水平。

3雷擊故障的主要類型

一種為雷直擊桿塔故障，由于架空輸電線路的日常運行維護的需要，在長長的線路走廊中，經常會跨越低壓線路、通訊線路、公路、江河、樹木等，需要將桿塔建設的盡量高一些，這樣有利于日常的運行穩定性和安全性。桿塔的高度比較高，又獨立的聳立在荒野上，很容易遭受到雷擊現象。當雷電擊中桿塔，并且瞬間擊穿絕緣子時，就會造成單相接地的線路跳閘故障。

二種為雷擊線路周邊故障，雷擊過程中，擊中架空輸電線路周邊區域時，可能造成架空輸電線路形成瞬時間的感應過電壓，過大的感應過電壓產生極大的電荷量，擊穿絕緣子，造成絕緣子閃絡故障。

4線路雷擊防護的基本原理

4.1外部防雷——防止雷直擊導線

架空避雷線是人們長期實踐證明有效的防止直擊雷的方法，在0級保護區即外部做無源保護，主要由避雷線和接地裝置這兩個部分組成。其作用機理為架空避雷線高于輸電線路，當雷擊接近地面時，架空地線附近電場發生變化，雷電先擊中避雷線，避雷線對輸電線路起到了保護作用，雷擊產生的大電流通過接地線導入大地，降低塔頂電位，降低感應過電壓從而使被保護物免受雷擊。

4.2可控放電避雷針的作用機理和保護特點。

一般來說，雷電發生時，雷云對地面的發電有兩種形式，即上行雷閃和下行雷閃。下行雷閃顧名思義是指雷電先導自上而下發展的雷閃。當雷云在地面附近放電時，會產生非常強大靜電場，因此造成的雷電流幅值較大，且陡度較高。平均電流幅值為30～44kA。平均陡度為24～40kA/μs。下行雷閃則正好相反，是指雷電先導自下而上發展的雷閃，幾乎不會產生由上而下的主放電，所以放電電流的幅值較小，陡度較低。平均幅值小于7kA，平均陡度小于5kA/μs。上行雷閃先導從下到上發展，先導要么直接進入雷云的電荷中心，要么攔截從雷云向下發展的先導，以便在空中進行中和雷云的電荷反應。這樣自雷云向下的先導就不會擴展到保護對象上。上行雷閃的另一個特點是上行先導還對地面物體有屏蔽效應，這可以減輕放電期間地面物體上的感應過電壓。

5線路上常用的防雷措施

5.1增強線路絕緣水平

適當增加絕緣子的爬電距離，比如增加片數、使用爬電距離更大的絕緣子類型、使用更長的絕緣子等，能夠提升雷電擊穿的電壓幅值，可以提升線路的耐壓水平，達到增強絕緣水平的目的。但要做好輸電線路與變電站之間的絕緣配合，避免架空輸電線路成功防范雷擊，卻造成雷電波入侵并損壞變電站設備的事件發生。

5.2架設耦合地線

耦合地線往往架設于線路導線的下方部位，架設耦合地線也是防范輸電線路雷擊故障的較好的方法，采用架設耦合地線的方法，可以降低雷擊時絕緣子上的感應電壓，防范絕緣子被過大的瞬時感應過電壓損壞。架設耦合地線能夠起到對雷電流的分流作用，對于減小架空輸電線路的反擊雷跳閘率，有較好的效果。實踐證明，當線路桿塔處于較差的地質條件下，比如山區巖石地帶，桿塔的絕緣電阻不容易進行降低時，采用架設耦合地線的方法，對于防范雷擊危害有很好的效果。

5.3安裝可控放電避雷針

可控放電避雷針，在架空輸電線路中有較為廣泛的應用，它屬于塔頂形式的避雷針。可控放電避雷針具有特殊的結構，通常安裝在架空輸電線路的桿塔頂端。它可以有效降低線路的繞擊率，從而達到預防雷擊故障的作用。可控放電避雷針的優點在于，它的針頭處于一種浮動狀態，可以形成較為均勻的電場，儲存其感應到的雷云電場能量，當其儲存的能量達到臨界值時，就會進行放電，攔截雷電，使得送電線路免受雷擊的損害。

結束語

電力系統安全可靠性是電力工作永恒的主題，架空輸電線路是電力系統不可或缺的部分。據統計，線路故障的一個相當大的部分是由雷電引起的，在110kV及以上線路中可以達到60%到80%的比例。雷電是一種普遍現象，在大自然中無法躲避。輸電線路廣泛地分布在野外，閃電易擊中地面上凸起的物體，尤其是帶電物體。同時，線路的雷擊頻率與架空輸電線路的高度和長度呈正相關的關系。即使超高壓、特高壓架空輸電線路的絕緣水平相對較高，雷電對輸電線路的威脅也是一直存在的，因雷電導致的跳閘仍是主要的線路故障，因而架空輸電線路防雷保護一直是人們極為關注的課題。

參考文獻：

[1] 李偉.輸電線路運行檢修和防雷技術研究[J].通訊世界，2018（11）：60-61.

[2] 沈建雄.架空輸電線路的防雷設計探討[J].建材與裝飾，2018（46）：223-224.

[3] 徐薇，陳華.農村輸電線路的防雷及接地保護技術[J].西藏科技，2018（11）：57-58.

[4] 樊志超，趙瑞東.220kV高壓輸電線路防雷接地技術的相關研究[J].通信電源技術，2018，35（10）：53-54.

[5] 黃榮干.水電站35kV輸電線路防雷技術方案研究[J].電子測試，2018（20）：108-109.

（作者單位：國網江蘇省電力有限公司揚州供電分公司）