高壓輸電線路防雷優化措施

劉曉林 國震 趙慶周

摘 要：高壓輸電線路作為國家電力基礎設施重要一部分，其輸電線路防雷問題一直是一個厄待解決的問題。為了降低輸電運行成本，保證輸電線路的正常運行，有必要采取必要的防雷措施，確保輸電過程的安全。基于此，此文對輸電線路的防雷方法進行了闡述，并對目前的防雷技術進行了研究，以尋找新的防雷途徑。

關鍵詞：高壓輸電線路；防雷；技術

1 雷電對高壓輸電線路的影響

高壓輸電線路一般是處于外界環境中，易受惡劣天氣條件和自然災害的影響，容易發生故障，使電網運行的穩定性受到威脅。雷電是是威脅高壓輸電線路安全的重要外部因素之一。下文主要分析雷電對高壓輸電線路的危害主要體現在以下幾個方面：

1.1直擊雷損壞

直擊雷是指雷電直接對高壓輸電線路產生電擊。如果不采取防雷措施，容易造成線路的嚴重損害。例如，雷擊電流直接在雷擊塔時，增加了塔頂與導體之間的電位差，導致閃絡現象，阻礙塔頂與導體之間的正常連接，，直接危及高壓輸電線路的運行。直接雷電也對線路造成極大危害，容易引起線路故障。

1.2感應雷擊危險

雷云經過高壓輸電線路所在區域時，會產生放電現象，形成電磁感應，對線路造成危害。感應雷危害是一種常見的雷電危害類型，對高壓輸電線路危害較小。通常情況下，雷云會對35kV以下的線路造成的危害比較大。

1.3雷電沖擊波的破壞

與直擊雷和感應雷危害相比，雷電沖擊波具有突發性特征。當雷電沖擊波發生時，高壓輸電線路不能承受突然的高壓，給線路帶來嚴重的沖擊和破壞，引起線路故障，進而威脅高壓輸電線路的正常運行。

2 高壓輸電線路綜合防雷技術措施的運用

2.1 架設避雷線

在高壓輸電線路施工過程中，要架設避雷線用于保護高壓輸電線路的安全運行。避雷線是最為基本和重要的防雷保護措施，具備防雷效果好、適用于高壓輸電線路防雷保護的特點，高壓輸電線路的電壓越高，越能起到良好的防雷效果。避雷線主要對高壓輸電線路遭受直擊雷有著明顯的防護作用，在避雷線架設過程中，應減小避雷線對導線的保護角，以保證防雷效果。根據相關規定，220kV 高壓輸電線路以及 330-500kV 超高壓輸電線應采用雙避雷線，避雷線對邊導線的保護角為 20。同時，架設避雷線還能夠減少高壓輸電線在雷電天氣條件下的閃絡次數，保證線路絕緣子串的穩定性，進一步避免高壓輸電線形成感應電壓，保證導線運行穩定。

2.2 架設避雷針

避雷針是有效的防雷措施，應將不同類型的避雷針架設到高壓輸電線的不同部位，以達到最佳的防雷效果。具體架設要求如下：

（1）在高壓輸電線路的塔頂安裝可控放電避雷針，用避雷針吸引直擊雷，減少雷電繞擊高壓輸電線路的情況發生；

（2）在地線上安裝防繞擊避雷短針。雷電繞擊根據輸電線路檔距可劃分為不同安全等級的區域，距桿塔 10-30m 處為雷電繞擊危險區域，要重點采取有效的防雷措施。若地線上架設的避雷針側向斷針長度超過臨界電暈半徑，則會使側向斷針產生上行先導，可增強地線的引雷能力，在發生雷擊之前進行提前攔截，有效防范雷電繞擊高壓輸電線路。

2.3 合理架設桿塔

桿塔的接地電阻與桿塔的防雷效果有著直接影響，接地電阻越小，則桿塔的防雷效果越好。所以，在架設桿塔時要適當降低接地電阻，阻止破壞電流流向地面，造成雷擊危害。尤其在山區的高壓輸電線路施工中，要合理架設桿塔，科學設計保護角，降低高壓輸電線路遭受繞擊的幾率。通過研究表明，桿塔高度與防雷效果有著直接關系，桿塔隨著高度的增高，其耐雷水平越差，如圖 1 所示。在設計桿塔高度時，應將其控制 43m 左右，以達到最佳的耐雷水平，提高高壓輸電線路防雷措施的防護效果。

2.4 減少地線電阻

當桿塔遭遇到直擊雷的破壞時，在桿塔頂部與地面間會產生過大電壓，瞬間增加與高壓傳輸線路的電位差，在電位差超過絕緣材料的絕緣能力范圍時，就會造成線路閃絡。在此情況下，若因閃絡產生的電流傳導到其他臨近的桿塔，則會導致輸電線路出現高壓高電流，引發線路跳閘，造成輸電線路故障。為避免上述情況發生，可通過降低桿塔接地電阻減少電壓差，避免電壓差超過絕緣材料的承受范圍。在架設高壓輸電線時，為降低電阻，可將鎂合金地線埋設在線路下方，利用耦合地線增高壓輸電線路與避雷線耦合度，控制高壓輸電線路在遭受雷擊時產生過大電壓，起到分擔電壓的作用，進而提高輸電線路的防雷效果。如圖2所示。

3 高壓輸電線路防雷新舉措

3.1 采用新型輸電線路架設結構

技術的提高和供電需求量的增長，使傳統輸電線路不能滿足供電需求。如果輸電量超出承受范圍，線路會存在安全隱患。為此，需要對原有的輸電線路進行升級和改進，研發兼容性更高的新型輸電線路代替傳統的輸電線路。

3.2 可控放電避雷針技術

傳統避雷針通過在單一方向對所遭受的電流進行釋放，降低了輸電線路的壓力。但是，這種單一模式不能適用所有環境。因此，在原有的避雷針基礎上，可添加可控功能實現自主放電。相對傳統模式，避雷針可以靈活應對各種天氣條件下的雷擊。

3.3變電站電氣設備防止直接雷擊的措施

變電站設備可以通過安裝避雷針來提高抗干擾能力，同時需注意變電站的周圍環境，提高環境的導電能力。由于土壤等因素會間接影響設備，可以通過構造導電環境，使避雷針在短時間內將足夠造成電氣設備損壞的電流導至土壤中。

4高壓輸電線路防雷展望

雖然自然環境下雷電的發生不受人為控制，但雷電造成的電路損壞可以人為降低。日常用電中，電路保護尤為重要。本文介紹了多種避雷技術原理，在實際應用中需要考慮實際環境的影響。因此，未來防雷技術的研究可以從現實生活入手，與環境相結合，一方面降低安裝的技術成本，另一方面使防雷技術的應用更加廣泛。

在自然環境下雷電的發生是人受控制的，但雷電對輸電線路的破壞可以人為地減少。本文簡要分析了防雷技術的措施，在實際應用中技術人員應考慮實際環境的影響。綜合考慮防雷措施，使防雷技術的應用更加廣泛。

參考文獻：

[1] 高 嵩，周志成，陶風波，等 . 江蘇電網 220kV 及以上輸電線路雷擊跳閘分析[J].江蘇電機工程，2014，33 （4）：17-20.