架空輸電線路的防雷設計探討

沈建雄

（廣州電力設計院有限公司 廣東廣州 510610）

引言

架空輸電線路已經成為了我國國民經濟生活中不可缺失的一部分，扮演著越來越重要的角色，為了確保電線路能夠安全，穩定，高效地運行，線路防雷技術已被電力業界越來越重視，隨之出現了多種多樣的防雷設備，例如在架空輸電線路上減少塔架接地等等。通常情況下，使用某些線路的防雷措施雖然在有限范圍上對架空輸電線路進行了防雷保護的措施，并且也起到了一定的作用，但在工作中仍然存在諸多的問題，為進一步加強架空輸電線路防雷技術，提高我國電力系統綜合能力，研究和分析架空輸電線路的綜合防雷技術措施具有實質的現實意義。

1 架空輸電線路防雷設計的重要性

為了提高和升級架空輸電線路的綜合防雷技術措施，首先要進一步了解雷電是如何產生，還要深入了解其發生的過程，從根源上防止出現雷擊線路情況。雷電的產生過程非常的復雜，通常是由于大氣中的水汽和寒流相遇并受到氣流的沖擊力而造成的。受到沖擊時，正負電荷會吸附于一些水滴上，另一方面，一些負電荷的水滴也可能在氣流作用下形成雷暴，通常情況下，雷雨云在天空中會與之相撞彼此之后，他們會釋放一些電荷，這樣就會導致形成了我們所見的雷電。閃電產生的電流非常高。一般發射出來的電壓數值可以很高，最高溫度達到2000℃，盡管如此，但是它的放電時間是很短的，只有幾微秒，在如此短的時間里，放出這么多、這么強的電壓，從而使得雷電云周圍的空氣會急劇變化，同時會出現膨脹現象，還伴隨著強光和巨響的產生。

需要特別說明的是，在雷電云的這個放電過程中，會發生了很大的危害性，這是由于在這個過程中，具有很強的感應電壓，容易導致電網故障，架空線設備的絕緣子將是電力設施而其附近的建筑物在其影響下也可能造成毀滅性的打擊，這種情況不僅會造成巨大的經濟損失，甚至可能威脅到人們的生命財產安全，所以必須加強架空輸電線路防雷技術，并有必要全面提升防雷技術水平。

2 架空輸電線路雷擊原因分析

（1）就一般而言，跨越上部的架空輸電線路橫跨多條輸電線路，這些輸電線路的布置會造成雷擊情況，極易因為相同條件下，架空輸電線路的雷電防護水平很低，當雷電云區的線路面臨雷電時，雷電將首先會擊中架空輸電線路。在架空輸電線路設施中，使用針式絕緣子裝置是比較常見的，因為它對雷擊效應有更為明顯的抵抗作用，然而，一旦針式絕緣子遭雷擊并被擊穿后，電力系統工作人員很難找出故障所在。

（2）在我們平常的生活、工作中，架空輸電線路和塔架配電網的切換，接地線設施經常發生盜竊現象，如果被盜地線的相關部門未及時填寫申報修補，因此，架空輸電線路無法得到很好的保護，很多線路，設施都裸露在空中，更很容易被雷擊。架空線的安裝不規范，接地網和塔桿的使用時間過長以及架空線被周圍的建筑工程損壞等因素都會導致線路破裂。長期以來，架空線的避雷器一致遭受雷擊，如果架空輸電線路的質量不夠好，就會很容易失效。

（3）中國電力行業采取的主要措施是降低接地塔的阻力，應該在一些平原地區，電阻率較小的范圍內是非常有效的且普遍采用的一種方法，但是在一些丘陵地區，使用這種方法就變得非常麻煩，應用效果不顯著。由于地線較長，導致額外的電阻值會出現不可預料的變化，從而提高了塔頂的電壓，這將大大減少架空輸電線路的雷電保護。

3 架空輸電線路的防雷設計

在安裝保護設施時，應確保設備安裝的準確性和科學性。需要合理的電壓電流來確保開關和熔斷器的發生問題時及時操作。

3.1 避雷針設計

在線路的建設過程中，有必要進行巧妙合理地設置避雷針。避雷針對架空輸電線路的正常運行非常重要。與避雷器一樣，這是一種在行業中廣泛使用的避雷設施。與避雷器相比，避雷針具有更靈活的特點。一般來說，當輸電和配電線遭受雷擊時，許多雷電不直接放電到避雷針，而是對輸電線路進行放電并沖擊。對電路有一定的破壞影響。因此，電力技術人員應根據當地的氣候條件和環境條件設置避雷針，并進行合理的規劃和施工安裝。

3.2 增強線路元件的絕緣強度

通過提高元件的絕緣強度，可以顯著改善防雷效果。①要不斷提高架空輸電線路的絕緣能力。②要著力提高架空輸電線路的防雷效果。此外，為保證開關以及熔斷器等防雷設施能夠有一個良好的相應動作，要對電壓電流進行合理的處置。另外，要根據規范要求做好接地導線的保護工作，進而不斷提高架空輸電線路運行過程中的穩定性。接地裝置主要由電纜插槽中的接地和連接伏特、焊接頭、壓力帶和水平接地構成。為了構筑接地和拔出線，使用電鍍鋼。連接螺絲并購買優質的鋅泥，每年檢查一次，生銹應該馬上換。接地體的連接應焊接，焊接部位具有非常強的強度。有缺陷區域的話，應該涂上防銹的漆。降低了相對濕度，解除了電化學的腐蝕的影響。

3.3 防雷接地設計

地網建設地點應選擇應該基于滿足接地電阻要求、節約成本的基本原則，一般選擇在距電能表箱周圍較近的潮濕和土壤電阻率較低的地方，并且盡量避開干燥、有腐蝕性的物質。根據當地情況選擇接地方式，盡量選擇傳統的節約成本的方法。此外，我們還應該根據施工的實際情況，選擇不同的地網形狀，以滿足架空輸電線路防雷設計的合理要求。

3.3.1 架空輸電線路防雷建設接地設備要求

所有的防雷針和各類防雷保安器的防雷作用都是閃電電流通過接地系統進入地球而起到防雷效果的。由此可見，可靠的架空輸電線路建設，防雷系統建設是最重要和最基本的任務，架空輸電線路防雷系統避雷器接地設計對電網的建設提出了更高的要求。作為地上與地下鏈接的設備，首先要求接入網的設備以及其配套設備的正常不帶電的，并且所有的金屬部件均應做保護接地，接地線的電氣連接部件不能由其他設備代替。同時，屏蔽電纜屏蔽層的兩端和電纜外導體的兩端應保證與所連接設備的金屬外殼的外表面有良好的電氣接觸。

3.3.2 架空輸電線路接地電極和導電材料的要求

若電纜是不正常的，在電力架空輸電線路使用過程中對環境會產生不良的影響。我們通常使用多股銅絲或鋼絞線作為電網的引線連接，從接地體到豎桿的接地線不要太長，并預留一部分長度作為接地段接卡或端子，應該盡量避免埋置污水管和排水渠，以避免接地網線對其造成不利影響。接地螺栓處理結構，主要為鋼鋅作為接地的導體材料。這種材料不僅具有良好的耐腐蝕性和電導率，并不會影響環境。

3.3.3 架空輸電線路防雷接地設計

接地體應與金屬物體或電纜保持一定距離，或作為電路與金屬連接。為了避免擊穿事故的發生，接地體埋深應大于，為了滿足雷電放電的對稱性效應，應盡量與接地引線對稱安裝。在反雷達系統通常連接到一個部分，這是非常重要的。如果不正確的連接，在系統中不正確的拉螺栓，會導致接地與防雷系統存在嚴重危害人類的生命。所以，在安裝完成后，需要檢查，以保證螺栓在地下結構。

3.3.4 接地裝置的防腐問題

因腐蝕而導致的接地裝置不能滿足接地的短距離電流的穩定性。接地裝置主要由電纜插槽中的接地和連接伏特、焊接頭、壓力帶和水平接地構成。為了構筑接地和拔出線，使用電鍍鋼。連接螺絲并購買優質的鋅泥，每年檢查一次，生銹應該馬上換。接地體的連接應焊接，焊接部位具有非常強的強度。有缺陷區域的話，應該涂上防銹的漆。降低了相對濕度，解除了電化學的腐蝕的影響。防雷接地如圖1所示。

圖1 防雷接地

3.4 雷電定位系統設計

雷電定位系統對于目前電力系統運行質量有著直接的影響，并且依靠該技術可以在短時間內準確的尋找出雷擊故障的相應位置。同時，通過應用雷電定位系統，還能降低工作人員的工作量，提高雷擊故障的處理效率。現階段，國內的雷電定位系統在不斷的發展與完善，并且通過把雷電定位系統以及網絡進行有效的連接，能夠及時的把電網的桿塔信息錄入到相應的Google地圖中去。這一過程中，如果設備發生了雷擊故障，那么就可以借助于需電定位系統對故障進行準確的定位，進而便于后續問題的處理與解決。現階段，大部分的供電單位已經把配網桿塔地理信息及時的錄入到Google地圖中。如果存在雷擊問題，技術人員可以借助于雷電定位系統準確、及時的找到放電點的坐標，之后再安排故障搶修人員進行故障的查找與檢修。

4 結語

綜上所述，對于架空輸電線路來說，其是電網系統中的重要組成部分，但因為外部影響因素使其更易受雷電影響。在線路遭受雷擊時，不僅影響電力設備的安全運行，還會導致整個供電系統的不穩定，這可能會給用電居民帶來很多不便問題。因此，相關人員必須重視對架空輸電線路的防雷研究，積極采用科學的線路保護方法，為電力系統的穩定發展提供保障，維護人們的正常生活。