輸電線路設計中線路防雷技術的應用探究

摘要：電力供應的安全和穩(wěn)定關系著社會的方方面面，所以電力企業(yè)在輸電線路設計中要尤其注重供電的安全與穩(wěn)定。雷擊會對輸電線路的安全造成威脅，所以在輸電線路設計中加強對雷擊的預防是十分有必要的。本文對輸電線路設計中防雷技術的應用進行了分析。

關鍵詞：輸電線路設計；線路防雷技術；應用

1輸電線路引發(fā)雷電的影響因素

1.1線路桿塔的高度

輸電線路尤其是高壓輸電，桿塔往往都設置在寬闊地區(qū)，而且高度很高，周圍沒有高層建筑，因此在出現(xiàn)雷雨天氣時，桿塔就很容易受到天氣影響，從而出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象。

1.2自然環(huán)境的影響

為了保證電力供應，輸電線路會經(jīng)過很多山區(qū)，而且山區(qū)地帶往往降水量較豐富，雷雨天氣較多，輸電線路受到雷電影響的幾率也就會隨之增加。目前，輸電線路在山區(qū)發(fā)生雷擊的現(xiàn)象較頻繁，所以在設計中一定要重視自然環(huán)境對輸電線路的影響，尤其是山區(qū)雷雨天氣較多的地區(qū)。

1.3土壤電阻率的原因

輸電線路的桿塔數(shù)量很多，而桿塔都是與土壤直接連接，因此桿塔很容易受到接地電阻的影響。在很多較復雜的地區(qū)，例如高山和巖石密布的地區(qū)，雷擊現(xiàn)象受到土壤的電阻率影響很大。如果桿塔發(fā)生雷擊，加上土壤電阻率過小，很容易產生反射問題，從而進一步提高輸電線路受到雷擊的幾率。

2防雷技術在輸電線路設計中的運用

2.1科學布置輸電線路

由于輸電線路雷擊故障的產生與線路所在地域環(huán)境存在密切的關聯(lián)性，因此在輸電線路設計過程中，需對輸電線路所在地的地理環(huán)境、氣候條件、地質條件等進行綜合分析，避免將輸電線路布置于雷電多發(fā)區(qū)域，從而減少雷擊故障的發(fā)生。通常，雷擊多發(fā)區(qū)域可分為以下幾類：第一，地下水位相對較高且富有導電性礦藏的地區(qū)；第二，山區(qū)風口處及順風向的河谷區(qū)域；第三，地質電阻率極易發(fā)生改變的地區(qū)，或者土質電阻率相對較低的地區(qū)，如山坡斷層地帶、山谷地區(qū)、農田等；第四，具有豐富水資源的盆地區(qū)域；第五，土質相對較好、植被覆蓋率較高的地區(qū)，如樹林。

2.2科學配置線路避雷器

為了進一步提升輸電線路的耐雷水平，在輸電線路設計過程中，可在搭設避雷線的基礎上科學配置避雷器裝置。例如，在輸電線路中，將絕緣氧化鋅避雷串并聯(lián)在線路絕緣子上，用以分散雷電流，使擊穿電壓小于絕緣子串的閃絡電壓，從而保證輸電線路電壓始終處于安全范圍，防止因絕緣導線產生過電壓而引發(fā)雷擊故障。又比如，在構建現(xiàn)代防雷系統(tǒng)時，加強三合一或二合一信號防雷器的科學應用，實現(xiàn)模擬信號線路、電源、同軸信號等的有效防護。在此過程中，應保證防雷器PE端良好接地，做好日常檢查與維修工作。通常，避雷器在環(huán)境相對惡劣的山區(qū)架空輸電線路工程設計、水電站附件的輸電線路工程設計、跨越相對較大的鐵塔中具有廣泛的應用。

2.3科學搭設避雷線

避雷線是當前使用最為廣泛的防雷技術，具有防雷效率高、分流、耦合、屏蔽等作用。分流作用是指避雷線能夠減少鐵塔的雷電流，以使塔頂?shù)碾娢唤档停瑴p輕雷擊破壞程度；耦合作用是指通過耦合導線降低輸電線路中絕緣子的電壓；屏蔽作用是指直接降低雷擊后產生的感應過電壓。應當根據(jù)輸電線路的電壓級別選擇避雷線，20kV的輸電線路不需要裝設避雷線，200kV以上的輸電線路需要全程搭設避雷線，500kV的高壓線應當搭設兩個避雷線，以提高避雷線的屏蔽功能。為了提高避雷線的保護能力，應確保每個鐵塔區(qū)的避雷線能夠接地，并保證兩個避雷線之間設置一個間隙。目前我國在設計高壓和超高壓輸電線路時通常搭設絕緣避雷線，以降低功率損耗。

2.4架設耦合地線

在無法實現(xiàn)降低接地電阻的情況下，可在導線的周圍或下方敷設一條底線，以使雷電流可以分流，降低絕緣子串兩端的感應程度，減小反擊電壓間的分量。通過架設耦合地線，能降低雷擊時電力系統(tǒng)的跳閘率。

2.5有效應用自動重合閘技術

自動重合閘技術是線路保護中較為常用的技術之一。通常，在輸電線路系統(tǒng)中有效安裝自動合閘裝置，可根據(jù)電路故障實際情況，通過自動合閘進行線路保護，實現(xiàn)線路故障影響的有效控制。總結工作經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，在架空輸電線路中安裝自動合閘裝置，當發(fā)生線路故障時，在繼電保護動作下實現(xiàn)故障切除，電弧自動熄滅，以提升輸電線路供電的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。目前，在110kV、220kV輸電線路設計過程中，常應用單項重合閘進行線路保護；在易發(fā)生相間短路故障的輸電線路中，常采用綜合重合閘進行線路保護。以三相自動重合閘保護原理為例進行分析：如圖1為單側電源送電線路三相一次重合閘的工作原理框圖，主要由重合閘啟動、重合閘時間、手動合閘于故障時保護加速跳閘等元件組成。

具體的工作過程如下：重合閘啟動：當斷路器由繼電保護動作跳閘或其他非手動原因而跳閘后，重合閘均應啟動。在正常情況下，當斷路器由合閘位置變?yōu)榉珠l位置時，立即發(fā)出啟動指令。重合閘時間：啟動元件發(fā)出啟動指令后，時間元件開始記時，達到預定的延時后，發(fā)出一個短暫的合閘命令。這個延時即重合閘時間，可以對其整定。一次合閘脈沖。當延時時間到后，它立即發(fā)出一個可以合閘的脈沖命令，并開始記時，準備重合閘的整組復歸，復歸時間一般為15～25s。手動跳閘后閉鎖：當手動跳開斷路器時，也會啟動重合閘回路，因此需設置閉鎖環(huán)節(jié)，使其不能形成合閘命令。重合閘后加速保護跳閘回路：對于永久性故障，在保證選擇性的前提下，盡可能地加快故障的再次切除，需要保護與重合閘配合。

3結語

總之，電力企業(yè)在進行輸電線路設計時，要對于輸電線路引發(fā)雷電的影響因素進行全面的考慮，并采取有效的防雷技術和措施，確保輸電線路免受雷電的影響，能夠正常運行，進而推動電力系統(tǒng)整體的穩(wěn)定，從而推動我國電力行業(yè)的快速發(fā)展。

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（作者單位：國網(wǎng)遼寧省電力有限公司葫蘆島供電公司）

作者簡介：姓名：曹宏偉 （1974.11.12），性別：男 ；籍貫：遼寧綏中；民族：漢 ；學歷：大專；職稱：助理工程師 /技師 ； 職務：主輸電線路運維 研究方向：電力系統(tǒng)輸電工程。