線路防雷技術在輸電線路設計中應用探究

周巧勇 朱丹陽

摘要：據相關數據資料統計，在電力系統運行中，雷擊故障是最為常見的危害之一，且發生雷擊事故會對系統造成巨大的破壞，導致線路出現短路情況，嚴重時會引發火災，威脅到生命財產安全。因此，必須要加強輸電線路的防雷性能，將雷擊造成的影響降到最低。本文便針對輸電線路設計中，應用線路防雷技術進行探究，分析有效的防雷技術，為輸電線路防雷打好經驗基礎。

關鍵詞：輸電線路設計;線路防雷技術;應用研究

近年來我國的社會經濟和科學技術已經取得了不俗的成績，為了更好地推動社會生產，提升人們的生活質量，開始大力推進智能化電網建設，輸電線路在數量和長度上都不斷增加。但由于我國的地域廣闊，很多的輸電線路架設在山地和丘陵，自然氣候環境會對輸電線路造成影響，尤其是春夏季節的雷雨天氣，對輸電線路運行有著極大的危害。所以，在輸電線路設計中，一定要考慮到雷擊事故帶來的危害，加強防雷技術的應用。

1雷電對于輸電線路的危害

雷電多在春夏兩季，雷擊事故多發生在高層或者帶有尖端的建筑上。輸電線路在運行過程中，如果遇到雷雨天氣，極易受到影響造成線路故障，也就是我們經常提到的雷電事故。具體來講，雷電對于輸電線路的影響，大體表現在三個方面：①雷電在出現時會伴隨著高熱效應，當輸電線路遭受雷擊，會瞬間產生巨大的電流，高電流會造成輸電線路的溫度開始升高，當溫度升高線路內金屬熔點時，便會將金屬導線融化、造成輸電線路桿塔倒塌等情況，屆時電力系統會陷入癱瘓狀態。②雷電現象發生時會伴隨高壓效應，雷擊帶來的電壓值可高達十萬伏特以上，一旦打在輸電線路上，會直接讓輸電線路因高壓引發跳閘、短路的情況，還會直接燒毀變壓器，對于輸電線路以及相關的電氣設備都會造成不可逆的損失，同時還會威脅到人們的生命安全。③雷擊現象發生時，除了會伴隨極高的電流和電壓外，還會具備電磁感應，會直接在輸電線路周圍形成電磁場，讓輸電線路的電流不斷增大，加上雷電帶來的高熱效應，讓輸電線路面臨運行危險。

2雷擊現象的成因

2.1桿塔因素

雷擊現象是電子能量匯聚在云層產生電荷，電荷能量傳到地面的一個過程。輸電線路承載著電力傳輸的重大任務，在設計過程中必須要考慮到雷電帶來的危害。桿塔是架設輸電線路的關鍵所在，但桿塔的存在導致云層產生的電荷能量，能夠借助桿塔傳到地面，雷電發生時帶來的電壓穿透力強，桿塔防御不足會直接發生雷擊事故，因此在輸電線路的設計環節中，都會對桿塔的設置有充分考慮。只有不斷提高桿塔的電感能力，才能夠將雷電反擊力度控制在合理范圍。除此之外，輸電線路遭受雷擊受損嚴重的原因，還與桿塔的距離有關系，桿塔過于接近，雷擊現象出現后會產生分流情況，導致線路受損。

2.2自然環境因素

我國地域廣闊，很多地區自然環境都比較惡劣，譬如山區，氣候變化不定，加上大量的樹木植被，非常容易誘發雷擊。因此電網的建設以及輸電線路的架設都非常容易受到自然環境氣候的影響。在山區的輸電線路或者沿海地區的輸電線路，都要比平原地區更容易遭受雷擊。因此在輸電線路的設計中，一定要結合地域氣候以及周圍實際環境來制定合理的防雷策略。

3輸電線路設計中線路防雷技術的應用研究

3.1科學布置輸電線路

上述文中提及輸電線路遭受雷擊故障的情況，與地域環境有著直接的關系，所以在輸電線路設計中，一定要對當地的地理環境、氣候條件以及周圍地質條件等進行詳細的考察與分析，在布設輸電線路時，避開雷電多發地，遠離大面積的高大植被，降低雷擊發生幾率。通常情況下，幾種區域是我們提到的“雷電多發區”：

①含有導電性能的礦藏且同其他地區相比地下水位較高的地區;②處于順風向的河谷或者山谷風口處;③農田、山谷、山坡斷層等土質電阻率低或者地質電阻率變化較大的區域;④水資源豐富的盆地;⑤大面積高大植被覆蓋區域，森林、樹林等。

3.2科學合理的安裝避雷線、避雷針等設備

輸電線路本身就是用來進行電能傳輸，不論如何設計，也很難保障線路不會受到雷擊影響，且輸電線路的設計本身還需要考慮很多的因素。當前最為有效且應用最為廣泛的方法，便是在輸電線路上安裝相應的避雷裝置。

①安裝避雷線，這是很多的輸電線路在防雷設計上的首選方法，避雷線能夠在雷擊發生時實現分流作用，同時其自身具備屏蔽效果，能夠有效降低輸電線路的雷擊傷害。除此之外，避雷線還能夠間接提升絕緣子的性能，讓桿塔的防雷效果得以提高。可以說，避雷線是輸電線路防雷設計中，不可或缺的裝置。在對輸電線路進行避雷線的安裝工作前，需要充分考慮到輸電線路的電壓情況，我們將輸電線路的電壓分為三個檔，分別是35kV及以下、110kV-220kV以及220kV以上，電壓越高，越容易引發雷擊現象，因此第一種不需要安裝避雷線，第二種便需要在輸電線路上做好避雷線的安裝，而第三種，也就是220kV以上的電壓，輸電線路上要安裝雙避雷線。

②在桿塔的最頂端安裝負角保護針，當雷電現象發生時，負角保護針可以在雷擊發生時分擔大部分的電壓，降低雷電對桿塔的貫穿力度，同時也能夠有效減少繞擊現象。

③可控避雷針的安裝。當桿塔承受雷擊時，可以借助可控避雷針的反射作用，在針頭部位產生強磁場效應，實現脈沖放電。但安裝可控避雷針時，需要與接地設備以及支架等進行綜合的考量。

3.3有效利用自動重合閘、接地電阻

自動重合閘裝置可以對輸電線路進行有效保護，在架空輸電線路中應用效果更為凸顯。該裝置在應用過程中可以呈現出單相重合閘、三相重合閘以及綜合重合閘等多種不同狀態，降低因線路故障造成的停電次數。另外，同其他的設備相比，重合閘成本相對較低，但有著良好的性能，適合普遍推廣應用，加上重合閘具有自動化功能，將雷電對輸電線路的負面影響有效降低。

針對接地電阻，可以采取以下幾種方式來減小接地電阻：

①延長接地線。接地線越長，越能夠降低線路中的電阻，降低雷擊故障。②采取垂直接地法。把垂直接地體設置在接地線上，實現降低電阻的效果。③采用換土方式。在桿塔附近的土壤中如果電阻率比較高，可以采取這種方式來降低土壤的接地電阻，避免雷擊對桿塔造成傷害，降低輸電線路雷擊故障的幾率。

3.4采取針對性措施

地域環境不同、氣候條件不同等都會造成地區之間雷擊發生幾率不同、雷擊造成的事故大小不同。有些地區雷擊事故一年不過一兩次，有的地區雷擊事故頻發，要針對這些地區的特點來采取針對性的措施。譬如架空輸電線路、大跨越式輸電線路以及輸電線路之間大高差、大檔距等問題，都需要針對性采取防雷措施，制定可行的防雷方案。如果輸電線路是大跨越式，則應該不斷強化防雷技術，像在戈壁區域，大跨越式的輸電線路，其桿塔超過40米，不利于防雷保護，要通過改變接地線長度、延長接地線或增加接地線數量等方式來降低桿塔接地電阻。

結語：

隨著電網建設規模的不斷加大，輸電線路的覆蓋面積也在不斷增長。長時間在自然環境下運行，非常發生雷擊事故，因此必須要不斷提升防雷設計水平，針對特殊地區、特殊環境下的輸電線路，要制定合理的防雷預案。

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