線路防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

宋江艷

摘要：此文簡單介紹了雷擊對(duì)電力系統(tǒng)的危害和作用原理，詳細(xì)分析了輸電線路防雷的設(shè)計(jì)原理，并研究了線路防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：防雷技術(shù);輸電線路設(shè)計(jì);運(yùn)用

近年來，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，我國在輸電線路的防雷電技術(shù)領(lǐng)域的水平也在逐漸提高，科學(xué)地采用防雷技術(shù)不僅能夠有效地減少雷電自然災(zāi)害對(duì)高壓輸電線路的破壞影響，大幅降低輸電安全隱患，同時(shí)對(duì)輸電電路效率、質(zhì)量和提升有著十分重要的作用，給電力企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)利益。

一、雷擊對(duì)電力系統(tǒng)的危害與作用機(jī)理

（一）對(duì)輸配電設(shè)施的物理損壞

由于電氣裝置和電子元器件對(duì)電磁場(chǎng)、熱效應(yīng)以及強(qiáng)電流敏感性，輸配電設(shè)施在遭受雷擊時(shí)會(huì)受到多方面的損壞：（1）雷擊瞬間釋放的熱量會(huì)造成線路斷線、電力設(shè)施的金屬材料熔斷。（2）雷電的瞬時(shí)高壓會(huì)擊穿輸電線路與電力設(shè)備的絕緣保護(hù)而引發(fā)電氣火災(zāi)，同樣會(huì)給輸配電設(shè)施造成物理損壞。這些損壞對(duì)于輸配電設(shè)施都是永久性損壞[1]。

（二）影響電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性

雷電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)會(huì)干擾電氣線路、電力設(shè)備的正常運(yùn)行運(yùn)行，雷擊產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓會(huì)造成電力設(shè)備、監(jiān)測(cè)裝置等的絕緣性能劣化，導(dǎo)致其運(yùn)行穩(wěn)定性下降。雷擊引發(fā)的過電流也可能會(huì)觸發(fā)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，發(fā)生停電跳閘事故，會(huì)給電力用戶帶來較為嚴(yán)重的損失。因此，雷擊事件對(duì)輸配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生多方面的不利影響，應(yīng)在設(shè)計(jì)規(guī)劃過程中合理的利用防雷設(shè)計(jì)技術(shù)，降低雷擊事件發(fā)生的概率。

二、輸電線路防雷設(shè)計(jì)原理

（一）輸電線路合理選擇路徑

雷電發(fā)生的頻率與輸電線路所處的地理位置、地貌、降水量、雨季雷暴日等環(huán)境特征有關(guān)。在進(jìn)行輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)，通過對(duì)氣象資料的搜集和分析，在線路規(guī)劃時(shí)避開山谷、水域上方及周邊以及盆地等雷電頻發(fā)區(qū)域，能夠有效降低被雷電擊中的可能性[2]。

（二）正確的防雷措施

架設(shè)避雷線和安裝避雷器是輸電線路防雷保護(hù)有效的措施。輸電線路合理選擇路徑后，為了減弱雷電帶來的電磁場(chǎng)、強(qiáng)電流以及熱效應(yīng)造成的危害，在輸電線路安裝避雷器和避雷線，將雷擊釋放的電流引向接地保護(hù)系統(tǒng)，保護(hù)輸電線路免遭損壞。不同的電壓等級(jí)輸電線路的避雷器和避雷線的選擇與雷擊放電強(qiáng)度、雷電流峰值及防雷保護(hù)裝置整定電流有關(guān)，也和輸電線路接地保護(hù)系統(tǒng)的接地電阻、避雷線接地電阻等參數(shù)有關(guān)[3]。

（三）安裝繼電保護(hù)裝置

采取各種措施雖能有效地降低雷擊事件發(fā)生的頻率，保護(hù)輸配電設(shè)備免遭損壞，但雷電這一自然現(xiàn)象有著極大的偶然性。為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，還需安裝繼電保護(hù)裝置，縮小雷擊事件波及范圍、降低斷電可能性，提高電力系統(tǒng)故障自愈性。確保當(dāng)雷擊事故發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)，輸電線路能自動(dòng)合閘供電。

（四）“疏導(dǎo)式”防雷保護(hù)

我國把線路雷擊跳閘率作為考核電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要指標(biāo)，也即是“堵塞型”防雷保護(hù)方式，這種方式在電源點(diǎn)稀少，電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱的情況下是合適的，但實(shí)際中投資巨大，且技術(shù)上難以實(shí)施。因此，一些防雷研究專家又提出間隙防雷這種“疏導(dǎo)型”防雷保護(hù)方式，其核心思想是允許運(yùn)行線路有一定的雷擊跳閘率，采用間隙裝置并聯(lián)于絕緣子上，以定位雷電閃絡(luò)路徑，疏導(dǎo)工頻電弧，避免絕緣子損壞，雖有雷擊閃落，但重合閘能夠成功，就不必?fù)?dān)心線路的雷擊事故。因此，若將兩種方式很好地結(jié)合起來，因地制宜地采用，輸電線路防雷保護(hù)工作將更進(jìn)一步[4]。

三、防雷技術(shù)的應(yīng)用

避雷線的主要作用是將因雷擊放電產(chǎn)生的強(qiáng)電流引入地下，避免線路發(fā)生閃絡(luò)和擊穿絕緣子。為了保護(hù)輸電線路免遭雷擊，220～750kV線路應(yīng)全線架設(shè)雙避雷線。110kV線路可沿全線架設(shè)避雷線，在山區(qū)和強(qiáng)雷區(qū)應(yīng)架設(shè)雙避雷線。在中低壓輸電線路，在雷擊事件發(fā)生概率較大的區(qū)間配備避雷線。同時(shí)，還需要在線塔頂部以及變電設(shè)施等處設(shè)置避雷針，將雷電過電流引向接地裝置，泄放大地。對(duì)于雷害高發(fā)區(qū)，地閃密度較大，雷害情況嚴(yán)重等地區(qū)的高壓架空輸電線路還可采用單獨(dú)設(shè)計(jì)引雷塔進(jìn)行防雷，引雷塔塔頭上的可控避雷針高出被保護(hù)物的突出地位，形成負(fù)保護(hù)角，將雷云放電通道引向自身，然后通過引下線和接地裝置將雷電流泄入大地，引雷塔防雷效果好且保護(hù)范圍大。強(qiáng)化防雷裝置和避雷線以及接地網(wǎng)的分流作用。防雷系統(tǒng)主要依靠分流雷電流保障輸電線路的正常運(yùn)行，而避雷線與避雷器能夠在泄放雷電流大小，取決于系統(tǒng)接地電阻的大小，接地電阻越小，防雷性能越好。對(duì)于山地土壤電阻較高區(qū)域一般可將具有優(yōu)良導(dǎo)電性能的降阻劑敷設(shè)于接地網(wǎng)絡(luò)周邊，改善接地網(wǎng)絡(luò)的引流效果。對(duì)于桿塔接地裝置，可根據(jù)土壤電阻率將接地裝置加大一級(jí)使用或采用新型的石墨接地材料代替常規(guī)圓鋼接地，以降低接地電阻保證接地裝置可靠性。降低雷擊所引發(fā)的故障的影響。雷擊輸電線路造成大面積停電的后果很嚴(yán)重，為了降低雷擊失壓的可能性在環(huán)境條件不允許采用降低接地電阻的技術(shù)方法時(shí)，可在線路下架設(shè)耦合地線代替，利用其起到分流作用。其次在設(shè)計(jì)輸電線路的二次回路時(shí)，根據(jù)防雷需要設(shè)置繼電保護(hù)裝置，在系統(tǒng)因感應(yīng)過電壓瞬時(shí)性故障等引發(fā)繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)時(shí)，能夠準(zhǔn)確識(shí)別故障原因并自動(dòng)重合閘，避免因雷擊導(dǎo)致長時(shí)間斷電。在電源點(diǎn)多，電網(wǎng)網(wǎng)架強(qiáng)大的區(qū)域，并聯(lián)間隙并聯(lián)于絕緣子兩側(cè)，當(dāng)雷擊到線路上時(shí)，雷電過電壓通過間隙放電，工頻持續(xù)電流在間隙間燃燒受到電弧電動(dòng)力和風(fēng)的作用逐漸熄滅，使得絕緣子串得到保護(hù)而免于損壞[5]。

四、結(jié)語

輸電線路雷擊事件發(fā)生的因素與所在區(qū)域氣象特點(diǎn)、地形地貌以及巖土導(dǎo)電性等不可控因素有關(guān)，也與輸電線路設(shè)施、設(shè)備自身構(gòu)造、材質(zhì)以及物理性質(zhì)的可控因素有關(guān)。在設(shè)計(jì)線路時(shí)，為防范雷擊輸電線路造成的影響和損失，可從可控因素的方面進(jìn)行研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]虞建武.輸電線路設(shè)計(jì)中線路防雷技術(shù)的運(yùn)用分析[J].科技與創(chuàng)新，2018（12）：148-149.

[2]徐宗升.輸電線路設(shè)計(jì)中線路防雷技術(shù)的運(yùn)用解析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（12）：176.

[3]吳斌.輸電線路防雷接地措施的重要性及其維護(hù)[J].現(xiàn)汗七國企研究，2017（22）：156.

[4]朱俊宇.解析線路防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中應(yīng)用[J].低碳世界，2017（12）：36-37.

[5]夏濤.同塔多回路技術(shù)在電力輸電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].通信電源技術(shù)，2017，34（01）：116-117+120.