淺談輸電線路防雷設計

寧鵬飛

【摘 ?要】輸電線路的安全性與可靠性是整個電網穩(wěn)定運行的關鍵，但由于其長期暴露于室外環(huán)境，尤其在夏季容易遭受雷擊，因此輸電線路的防雷設計工作具有非常重要的意義。文章在分析雷擊對輸電線路的危害的基礎上，探討了輸電線路防雷設計的要點，以有效避雷，維護電網安全運行。

【關鍵詞】輸電線路;防雷設計;電網安全;避雷線

1 引言

我國地處溫帶（部分地區(qū)屬于亞熱帶氣候），雷電活動比較強烈。漫長的輸電線路穿過平原、山區(qū)、跨過江河湖泊，遇到的地理條件和氣象條件各不相同，由于長期裸露于自然環(huán)境中，因而容易遭受各種自然現象的侵害，尤其是雷擊災害的頻繁發(fā)生引起了相關單位的重視，如何最大限度地避雷成為相關工作人員的研究重點。本文基于作者的工作經驗，旨在探討輸電線路防雷設計的要點，以供參考。

2 雷擊對輸電線路的危害概述

雷擊的破壞力極大，且在夏季頻繁發(fā)生，輸電線路一旦遭遇雷擊后果十分嚴重，具體表現在以下四個方面：

（1）絕緣子閃絡。在全國大部分地區(qū)的110kV輸電線路中，即使應用了合成絕緣子，但仍未能避免雷擊閃絡這一突出問題。

（2）雷擊跳閘。當輸電線路處于雷電環(huán)境中，由于雷電電壓很高，電線電阻不變，電流短波時間內迅速增大，空氣電閘就會跳閘。跳閘不僅影響供電，還會沿線路侵入變電所。

（3）斷線。據有關數據統(tǒng)計，雷擊斷線事故約占總雷擊的96.8%，約占配電網絕緣事故的36.8%，不僅破壞電力供應，甚至危及生命。

（4）大氣過電壓。當電力系統(tǒng)突然遭遇直擊雷或雷電感應時，電氣設備所承受的電壓就遠遠超過了額定值。一旦發(fā)生大氣過電壓便會造成停電，甚至危害人的生命安全。

3 輸電線路防雷設計的意義

3.1輸電線路的安全性是用電生活的基礎保障

輸電線路是整個電力系統(tǒng)的主干部分，電線將巨大的電能輸送到各個變電站及千家萬戶。輸電線路能否安全運行，直接會影響到我國電網的穩(wěn)定性，并保證向用戶的輸送可靠的電力。輸電線路的安全運行是電力系統(tǒng)的中心任務所在，并在電網中占據著舉足輕重的地位，是向各行各業(yè)的生產生活的基礎所在，同時也是廣大人民用電生活的需要。

3.2防雷處理是輸電線路的安全的重要課題

我國幅員遼闊，雷電活動較為頻繁，而我國電力系統(tǒng)的事故和障礙中，雷電事故在其中占有著很大的比例，這些事故不但影響了電力系統(tǒng)的日常供電，而且增加了輸電線路及設備維修的工作量。如果電力系統(tǒng)的設備保護不夠完善，則會引起其設備絕緣的損壞，影響安全供電。如何減少輸電線路的雷害事故，較少電力損失，并保證生產和生活中的輸電線路的安全性，是電力系統(tǒng)安全運行的一項重要課題之一。

4 輸電線路防雷設計要點

防雷設計一直作為輸電線路設計的關鍵環(huán)節(jié)，在具體設計過程中，需要針對線路的實際情況，對線路雷電活動頻率和強度進行充分考慮，從而采取切實可行的防雷措施，有效的提高輸電線路防雷的水平。

4.1 合理選擇輸電線路路徑

雷擊多發(fā)區(qū)與地形、地質及氣候狀況等具有密切的關系，這就需要在進行輸電線路設計時需要有效的避開雷擊高發(fā)區(qū)，以下幾種類型的地段在設計時要盡量避開。對于地下水位較高及含有導電性礦藏的地區(qū)、土質電阻率低及土質電阻率易發(fā)生驟變的地區(qū)、不同類型地貌的地區(qū)及山坡斷層帶和交接地帶等、順風的河谷地區(qū)及山區(qū)的風口、周圍都是山丘的濕潤盆地、植被覆蓋及土質較好的山丘頂部和向陽面區(qū)域等，對于這些地區(qū)在進行輸電線路路徑設計時盡量避開。

4.2 搭設避雷線

在當前輸電線路防雷措施中，避雷線使用頻率較高，其不僅具有較高的防雷效率，而且具有分流、耦合及屏蔽等作用。利用避雷線能夠有效的減少鐵塔的雷電流，降低塔頂的電位，從而有效的減輕雷擊所帶來的破壞性影響。利用耦合導線能夠有效的降低輸電線路中絕緣子電壓，而屏蔽作用能夠做某有效的對雷擊發(fā)生后產生感應過電壓起到一定的削弱作用。對于避雷線的選擇，需要根據輸電線路的電壓等級來選擇適宜的避雷線，以此來有效的提高線路的避雷效果。同時每個鐵塔區(qū)的避雷線都需要進行接地，而且兩個避雷線之間還需要設置一個間隙，以此來提高避雷線的保護能力。

4.3 安裝線路避雷器

避雷器作為在避雷線上設置的防雷設備，能夠有效的防止絕緣導線上出現過電壓。在雷擊發(fā)生時，一旦過電壓較大時，則避雷器會利用低阻搞通路來將雷電流泄入地面，使輸電線路電壓保持在安全的范圍內。在安設避雷器時，可選擇如下類型的鐵塔：環(huán)境惡劣的山區(qū)線路中的鐵塔、跨越大的鐵塔、水電站和升壓站等出口線路處接地電阻較大的鐵塔、出現過閃絡的鐵塔等。

4.4 架設耦合地線

在輸電線路防雷工作中，當采用措施無法對接地電阻降低時，則需要進行耦合地線的架設。通常情況下會在導線的周圍或是導線的下方來敷設一條底線，起到分流雷電流的重要作用，有效的對絕緣子串兩端的感應程序進行降低，從而起到減少反擊電壓間的分量，確保雷擊發(fā)生時電力系統(tǒng)跳閘率的有效降低。

4.5 降低鐵塔接地電阻

為了能夠有效的實現降壓的功能，需要對塔腳電阻和避雷線進行合理匹配。對于40kV～65kV之間的輸電線路則不需要設置避雷線，這就需要采取有效的鐵塔接地措施，從而有效的降低鐵塔接地電阻。

（1）利用接地電阻降阻來對一些規(guī)模較小且集中的接地網進行降阻。可以將降阻劑鋪設在接地極的四周，有效的增加接地面積，從而實現降低鐵塔與地面之間電阻的作用。采用降阻劑來降低接地電阻的方法具有較好的導電性，可以大范圍的推廣使用。

（2）爆破接地技術。這種技術主要是利用爆破所制造的破裂，然后利用壓力機的將電阻率較低的材料導入到裂縫中，有效的提高土壤的導電性能。

（3）由于電感效應與水平接地體的長度呈現正比的關系，因此可以通過加大水平接地體的長度，以此來實現鐵塔接地電阻的降低。

4.6 安裝自動重合閘裝置

在雷擊發(fā)生時，電力系統(tǒng)會出現自我保護反應，即發(fā)生自動跳閘，通常情況下，自動跳閘后，部分故障會自動消除。因此需要在輸電線路上安裝自動重合閘裝置，而且當前自動重合閘裝置在不同線路上成功率也較高，已成為當前輸電線路上非常重要的防雷措施。自動重合閘裝置對于不同等級的電壓線路也具有非常好的效果，因此在輸電線路防雷工作中，需要做好自動重合閘裝置的安裝，確保雷擊發(fā)生時充分發(fā)揮自我保護作用。

5 結語

輸電線路必須具備一定的穩(wěn)定性，無論是在惡劣的雷擊天氣等環(huán)境，都要依靠線路本身供電能力的高效能力，保證發(fā)電廠和變電終端控制中心的安全運行，減少一定程度的雷擊跳閘事件發(fā)生的機率，保證各個結構的具體設備不受損壞，保證整體變電設備的使用壽命，實現供電系統(tǒng)的穩(wěn)定供電目標的全面實現，保證國家社會內部的人民在具體的生活和生產活動的電力需要，促進各項事業(yè)的全面發(fā)展，保證社會經濟效益的較大程度的實現。隨著科學技術的不斷革新，以及國家新形勢下的進一步的發(fā)展要求，需要針對電力設備在防雷處理手段進行全方位的改善和補充，確保進一步提升線路的防雷水平和能力。

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（作者單位：國網山西省電力公司古縣供電公司）