架空輸電線路防雷害措施與接地的設計分析

王文輝 喬路躍

摘要：現如今人們生活水平得到了很大的改善，電器使用量隨之增加，為了滿足用戶的用電需求，電力企業在大部分地區架設了高壓輸電線路，確保用戶日常生產生活用電。但因受到地形、環境等多項因素影響，在線路運行中可能受到雷擊引發大面積停電，為人們用電帶來極大不便。對此，應加強線路防雷與接地設計，確保輸電線路能夠始終安全平穩的運行。本文就相關內容展開論述。

關鍵詞：架空;輸電線路;防雷害措施;接地設計

1 架空輸電線路中做好防雷與接地工作的必要性

哈密位于新疆東部，是新疆通向中國內地的要道，該地區屬于典型的溫帶大陸性干旱氣候，干燥少雨，晴天多，年平均氣溫9.8度，年降水量33.8毫米，哈密十三間房、煙墩、雅礦、三塘湖、淖毛湖屬于大風區域，這一帶的“百里風區”等地，全年八級以上大風口數超過一百天。

由于架空輸電線路的運行處于露天環境中，故自然環境中能影響其正常工作的因素較多。在諸多因素中，雷電因素的影響最為重大，有數據顯示，在架空輸電線路發生的故障中，因雷擊造成的跳閘占據比例約達2/3。在雷電天氣中，只有具備良好的防雷電設施，才能避免線路遭受雷擊而干擾電能傳輸甚至使傳輸中斷，以提高電能傳輸質量和效率。隨著架空輸電線路的普遍應用，為了解決上述問題，首先，在架空輸電線路的構成上，絕緣體起到了重要作用，一方面需要使用絕緣體將輸電線路固定在桿塔上，另一方面絕緣體也在很大程度上保證了輸電系統的正常工作。其次，更為重要的是接地裝置的設計，這是防雷系統的核心組成部分，也是為提高線路防雷能力所必要的設計。桿塔接地裝置是架空輸電線路接地設計中的最重要部分，其主要作用是將雷電引入地面，避免輸電設備受到雷擊而發生跳閘。綜上可知，對于在露天環境中運行的架空輸電線路，防雷工作至關重要，而在防雷系統中接地裝置是其核心部分，只有做好接地裝置的設計，才能提高輸電系統的防雷能力，進而保證輸電工作穩定進行。

2 架空輸電線路防雷措施探討

2.1 架設避雷線

架設避雷線是輸電線路防雷保護最基本措施，通過減小雷電對導線的耦合屏蔽作用、減小電流量產生防止雷電直擊導線的作用，對于防雷保護十分有效。架設避雷線的防雷效果根據線路電壓不同而不同，一般而言效果成正向關聯。實踐表明，對于電壓在110kV以上的線路，需要以20°～30°的保護角全部架設避雷線;而達到500kV的線路則需要將保護角降至15°左右。保護角的不同，既影響雷電繞擊率，也同時影響兩根避雷線之間的距離設計。

2.2 安裝線路自動重合閘裝置

通過安裝線路自動重合閘，同樣有助于架空輸電線路的防雷保護。一旦雷電擊中輸電線路發生跳閘情況，線路自動重合閘有助于雷擊閃絡在跳閘后自動重合，這將使其恢復絕緣性能，縮短跳閘時間，及時消除故障，保證線路穩定。

2.3 不斷優化避雷裝置的設計工藝，科學選用避雷裝置

優化設計工藝，合理設置和選用避雷線、避雷器等避雷裝置是一種可行性較高的重要措施。首先，在高壓架空輸電線路中設置避雷線，不僅可以對輸電線路中的自然雷電進行分流，降低其侵害作用，還能夠充分利用導線的耦合作用，使流經線路合成絕緣子的電壓大幅度降低。在此基礎上，進一步利用導線的屏蔽功能，使感應過電壓不會擊穿線路中的元器件。其次，在設計線路時，技術人員應充分了解桿塔的高度、架設區的自然情況，確保避雷線時刻處于導線的上方。最后，對線路進行定期維護，及時排查安全隱患也具有重要意義。

檢修人員對架空地線的運行情況和防雷能力進行確認時，由于地線支架上的活動范圍有限（一般最多只能同時允許2名人員進行作業），加之受力點難以掌控，一旦出現大風或其他惡劣的自然氣候，就很可能威脅到檢修人員的生命安全。為解決該類問題，可采用高壓架空輸電線路直線塔地線提升方式。該方式的主要特征如下：第一，在支架的頂面額外開設容納槽，在其內設置固定的螺母，并配合設置絲杠;第二，絲杠兩端伸出支架，在上部安裝棘輪扳手，下端連接吊鉤（借助軸承），在地面設置平行的夾緊槽，分別安裝第一、第二兩個螺栓。采用高壓架空輸電線路直線塔地線提升方式可以大幅度提高檢修人員在進行線路維護時的安全性，有助于其在一次檢修時發現并排除更多的防雷安全隱患，進而達到提高防雷工作質量的目的。

2.4 增設耦合地線及塔頂防雷拉線

耦合地線和防雷拉線并非必要的防雷裝置，一般應用于經常發生雷擊或重雷區內。耦合地線，一般加裝在導線下方，對于流入避雷線的電流起到分流、耦合作用，進而對降低接地電阻產生間接作用;防雷拉線，一般架設在塔頂，雷電直擊線路時會優先接觸防雷拉線，進而產生屏蔽效果。

2.5 采用“不平衡”絕緣方式

在野外地區設置輸電架空線路時，考慮到成本，在很多時候不得不穿過雷電高發區。基于此，防雷工作的主要思路應該集中在提高線路的絕緣能力方面。為達到該目的，可采用在進線位置增設絕緣子數量的方式。如此一來，導線與避雷線之間的距離將會進一步加大，線路的絕緣性便會提高。具體而言，以110kV線路為例，一般在海拔1000m以下的區域，絕緣子的數量不會超過8片;如果桿塔的高度超過40m，則高度每增加10m，需額外設置1片絕緣子，同時搭配“不平衡”的絕緣方式，避免線路遭遇雷擊時跳閘。

2.6 建立完善的雷電監測機制，及時掌握線路輸配電運行情況

第一，線路管理單位應與氣象部門建立長期合作關系，對管轄范圍內的天氣情況了如指掌。如果在一段時間內存在雷云聚集的情況，應及時制訂應對方案，對區域內的高壓架空線路運行情況進行監控。第二，借助雷電定位系統，一旦線路受到雷擊并出現跳閘現象時，系統能夠及時鎖定故障區，幫助檢修人員迅速確定故障位置，在最短時間內使線路恢復正常。第三，注重收集數據，逐漸建立完善的“雷電-高壓架空輸電線路”數據庫。

3 架空輸電線路接地設計要點

3.1 做好桿塔接地設計

做好桿塔接地設計是保證輸電線路防雷能力的基礎。首先，工作人員應當前往輸電線路施工現場，對雷擊頻率、高發雷擊地段進行實地勘察，以設計出最合理、最安全的線路方案。另外，工作人員需要對實際土壤電阻率進行準確測量并根據數據準確計算，以確定最終接地形式和接地圖紙。

3.2 降低接地電阻

在桿塔接地設計的過程中，還應當采取措施以降低接地電阻，提高輸電線路的抗雷能力。具體而言，在土壤電阻率較低的地區，可以先行降低桿塔的接地電阻，對于仍不能達到要求的，應充分利用桿塔、拉線等自然接地。而在土壤電阻率較高的地區，則需要經過現場勘察和分析后采取有針對性的手段來降低桿塔的接地電阻，具體包括但不限于外引接地、復合接地、放射形接地、連續伸長接地體、物理接地等，或根據實體土壤情況進行換土。

3.3 使用降阻劑

降阻劑是電阻工程技術發展的產物，在現代化電力工程中發揮重要作用。電阻劑具有超高導電性，有助于在接地系統中降低系統整體的接地電阻，使其滿足防雷要求。降阻劑一般多用于山區、巖石等土壤電阻率較高的地區，通過深入地面，得以有效增大導電范圍，加速電流分散。

結束語

綜上所述，我國電力技術的高速發展為架空輸電線路的產生和推廣帶來了契機，而架空輸電線路的應用又為供電系統的穩定性創造了條件，也為電力技術的進一步發展提供了動力。為了不斷提升架空輸電線路的防雷性能，需要工作人員在實踐中注重整體、注重細節，更需要研究人員對于理論不斷深入，進而保障電力系統穩定運行。

參考文獻：

[1]鄧鋼.500kV架空輸電線路桿塔接地電阻整治技術[J].通訊世界，2019，26（08）：259-260.

[2]董威佐，肇恒陽.輸電線路的防雷設計與運維技術分析[J].黑龍江科學，2019，10（10）：88-89.