高壓輸電線路防雷優(yōu)化措施

劉曉林 國(guó)震 趙慶周

摘 要：高壓輸電線路作為國(guó)家電力基礎(chǔ)設(shè)施重要一部分，其輸電線路防雷問(wèn)題一直是一個(gè)厄待解決的問(wèn)題。為了降低輸電運(yùn)行成本，保證輸電線路的正常運(yùn)行，有必要采取必要的防雷措施，確保輸電過(guò)程的安全。基于此，此文對(duì)輸電線路的防雷方法進(jìn)行了闡述，并對(duì)目前的防雷技術(shù)進(jìn)行了研究，以尋找新的防雷途徑。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線路；防雷；技術(shù)

1 雷電對(duì)高壓輸電線路的影響

高壓輸電線路一般是處于外界環(huán)境中，易受惡劣天氣條件和自然災(zāi)害的影響，容易發(fā)生故障，使電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)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(duì)高壓輸電線路的危害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1直擊雷損壞

直擊雷是指雷電直接對(duì)高壓輸電線路產(chǎn)生電擊。如果不采取防雷措施，容易造成線路的嚴(yán)重?fù)p害。例如，雷擊電流直接在雷擊塔時(shí)，增加了塔頂與導(dǎo)體之間的電位差，導(dǎo)致閃絡(luò)現(xiàn)象，阻礙塔頂與導(dǎo)體之間的正常連接，，直接危及高壓輸電線路的運(yùn)行。直接雷電也對(duì)線路造成極大危害，容易引起線路故障。

1.2感應(yīng)雷擊危險(xiǎn)

雷云經(jīng)過(guò)高壓輸電線路所在區(qū)域時(shí)，會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，形成電磁感應(yīng)，對(duì)線路造成危害。感應(yīng)雷危害是一種常見(jiàn)的雷電危害類型，對(duì)高壓輸電線路危害較小。通常情況下，雷云會(huì)對(duì)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(yīng)雷危害相比，雷電沖擊波具有突發(fā)性特征。當(dāng)雷電沖擊波發(fā)生時(shí)，高壓輸電線路不能承受突然的高壓，給線路帶來(lái)嚴(yán)重的沖擊和破壞，引起線路故障，進(jìn)而威脅高壓輸電線路的正常運(yùn)行。

2 高壓輸電線路綜合防雷技術(shù)措施的運(yùn)用

2.1 架設(shè)避雷線

在高壓輸電線路施工過(guò)程中，要架設(shè)避雷線用于保護(hù)高壓輸電線路的安全運(yùn)行。避雷線是最為基本和重要的防雷保護(hù)措施，具備防雷效果好、適用于高壓輸電線路防雷保護(hù)的特點(diǎn)，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(duì)高壓輸電線路遭受直擊雷有著明顯的防護(hù)作用，在避雷線架設(shè)過(guò)程中，應(yīng)減小避雷線對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)角，以保證防雷效果。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，220kV 高壓輸電線路以及 330-500kV 超高壓輸電線應(yīng)采用雙避雷線，避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角為 20。同時(shí)，架設(shè)避雷線還能夠減少高壓輸電線在雷電天氣條件下的閃絡(luò)次數(shù)，保證線路絕緣子串的穩(wěn)定性，進(jìn)一步避免高壓輸電線形成感應(yīng)電壓，保證導(dǎo)線運(yùn)行穩(wěn)定。

2.2 架設(shè)避雷針

避雷針是有效的防雷措施，應(yīng)將不同類型的避雷針架設(shè)到高壓輸電線的不同部位，以達(dá)到最佳的防雷效果。具體架設(shè)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(fā)生；

（2）在地線上安裝防繞擊避雷短針。雷電繞擊根據(jù)輸電線路檔距可劃分為不同安全等級(jí)的區(qū)域，距桿塔 10-30m 處為雷電繞擊危險(xiǎn)區(qū)域，要重點(diǎn)采取有效的防雷措施。若地線上架設(shè)的避雷針側(cè)向斷針長(zhǎng)度超過(guò)臨界電暈半徑，則會(huì)使側(cè)向斷針產(chǎn)生上行先導(dǎo)，可增強(qiáng)地線的引雷能力，在發(fā)生雷擊之前進(jìn)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(shè)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(shè)桿塔時(shí)要適當(dāng)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(qū)的高壓輸電線路施工中，要合理架設(shè)桿塔，科學(xué)設(shè)計(jì)保護(hù)角，降低高壓輸電線路遭受繞擊的幾率。通過(guò)研究表明，桿塔高度與防雷效果有著直接關(guān)系，桿塔隨著高度的增高，其耐雷水平越差，如圖 1 所示。在設(shè)計(jì)桿塔高度時(shí)，應(yīng)將其控制 43m 左右，以達(dá)到最佳的耐雷水平，提高高壓輸電線路防雷措施的防護(hù)效果。

2.4 減少地線電阻

當(dāng)桿塔遭遇到直擊雷的破壞時(shí)，在桿塔頂部與地面間會(huì)產(chǎn)生過(guò)大電壓，瞬間增加與高壓傳輸線路的電位差，在電位差超過(guò)絕緣材料的絕緣能力范圍時(shí)，就會(huì)造成線路閃絡(luò)。在此情況下，若因閃絡(luò)產(chǎn)生的電流傳導(dǎo)到其他臨近的桿塔，則會(huì)導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)高壓高電流，引發(fā)線路跳閘，造成輸電線路故障。為避免上述情況發(fā)生，可通過(guò)降低桿塔接地電阻減少電壓差，避免電壓差超過(guò)絕緣材料的承受范圍。在架設(shè)高壓輸電線時(shí)，為降低電阻，可將鎂合金地線埋設(shè)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(shí)產(chǎn)生過(guò)大電壓，起到分擔(dān)電壓的作用，進(jìn)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(shè)結(jié)構(gòu)

技術(shù)的提高和供電需求量的增長(zhǎng)，使傳統(tǒng)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(huì)存在安全隱患。為此，需要對(duì)原有的輸電線路進(jìn)行升級(jí)和改進(jìn)，研發(fā)兼容性更高的新型輸電線路代替?zhèn)鹘y(tǒng)的輸電線路。

3.2 可控放電避雷針技術(shù)

傳統(tǒng)避雷針通過(guò)在單一方向?qū)λ馐艿碾娏鬟M(jìn)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(huán)境。因此，在原有的避雷針基礎(chǔ)上，可添加可控功能實(shí)現(xiàn)自主放電。相對(duì)傳統(tǒng)模式，避雷針可以靈活應(yīng)對(duì)各種天氣條件下的雷擊。

3.3變電站電氣設(shè)備防止直接雷擊的措施

變電站設(shè)備可以通過(guò)安裝避雷針來(lái)提高抗干擾能力，同時(shí)需注意變電站的周圍環(huán)境，提高環(huán)境的導(dǎo)電能力。由于土壤等因素會(huì)間接影響設(shè)備，可以通過(guò)構(gòu)造導(dǎo)電環(huán)境，使避雷針在短時(shí)間內(nèi)將足夠造成電氣設(shè)備損壞的電流導(dǎo)至土壤中。

4高壓輸電線路防雷展望

雖然自然環(huán)境下雷電的發(fā)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(hù)尤為重要。本文介紹了多種避雷技術(shù)原理，在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮實(shí)際環(huán)境的影響。因此，未來(lái)防雷技術(shù)的研究可以從現(xiàn)實(shí)生活入手，與環(huán)境相結(jié)合，一方面降低安裝的技術(shù)成本，另一方面使防雷技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。

在自然環(huán)境下雷電的發(fā)生是人受控制的，但雷電對(duì)輸電線路的破壞可以人為地減少。本文簡(jiǎn)要分析了防雷技術(shù)的措施，在實(shí)際應(yīng)用中技術(shù)人員應(yīng)考慮實(shí)際環(huán)境的影響。綜合考慮防雷措施，使防雷技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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