高壓輸電線路防雷措施改進(jìn)研究

張維

（山西省安裝集團(tuán)股份有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

高壓輸電線路的可靠性和安全性是最為主要的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。高壓輸電線路運(yùn)行水平直接決定，直接決定了整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和可靠性。而高壓輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于雷擊隱患、配置使用問題以及避雷線問題會(huì)影響運(yùn)行質(zhì)量，常用的防雷措施主要有絕緣子、避雷線、塔桿、接地裝置等。但是，這些措施也無法全面提高高壓輸電線路的防雷水平，基于此，要探討高壓輸電線路防雷措施的改進(jìn)策略。

1 高壓輸電線路防雷意義

高壓輸電線路在運(yùn)行過程中一旦遭遇雷擊事故，會(huì)對(duì)區(qū)域內(nèi)正常供電造成負(fù)面影響。所以，提高高壓輸電線路的防雷水平有著重要的價(jià)值。高壓輸電線路通常是在野外敷設(shè)的，在曠野敷設(shè)高壓輸電線路很容易受到雷擊事故的影響[1]。如果高壓輸電線路受到雷擊事故影響，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生電壓過高的問題，而高壓輸電線路為了實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)功能，通常會(huì)進(jìn)行自我斷電，這會(huì)導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)跳閘問題，影響整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 高壓輸電線路的安全問題

2.1 雷擊隱患影響

高壓輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過程中一旦遭遇雷擊事故影響，會(huì)導(dǎo)致整條線路跳閘，這會(huì)對(duì)區(qū)域供電能力造成嚴(yán)重影響。截至到目前為止，雷擊問題仍舊是影響輸電線路正常運(yùn)行的最主要原因之一，也是對(duì)人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活產(chǎn)生最大影響的問題之一。除此之外，高壓輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過程中還會(huì)受到地形條件的影響。如果，高壓輸電線路建設(shè)在地形相對(duì)較高的位置，在雷雨天氣很容易遭到雷擊影響。需要深入探討高壓輸電線路的防雷技術(shù)，以保證高壓輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過程中不會(huì)受到自然條件以及地形條件的影響出現(xiàn)事故。

2.2 配置使用問題

高壓輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過程中之所以出現(xiàn)雷擊事故，與配置使用問題直接相關(guān)。高壓輸電線路在實(shí)際規(guī)劃建設(shè)過程中，已經(jīng)考慮到了雷擊問題，通常會(huì)使用絕緣配置阻止電流回流。首先，在絕緣配置實(shí)際設(shè)置過程中，如果無法正確使用，會(huì)對(duì)整個(gè)高壓輸電線路的運(yùn)行能力產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至造成線路癱瘓問題[2]。其次，高壓輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過程中還會(huì)涉及絕緣體，一旦絕緣體脫落或受到外力打擊導(dǎo)致輸電線路直接裸露在自然環(huán)境之內(nèi)，很容易遭受雷擊事故影響。最后，高壓輸電線路在持續(xù)性使用過程中會(huì)出現(xiàn)老化問題，這也是導(dǎo)致高壓輸電線路遭受雷擊影響的主要因素之一。

2.3 避雷線問題

在分析高壓輸電線路主要構(gòu)架過程中可以發(fā)現(xiàn)，避雷線也是最為主要的構(gòu)件之一。通過使用避雷線可以有效提高高壓輸電線路的防雷水平，還可以有效規(guī)避輸電線路持續(xù)性運(yùn)行過程中風(fēng)化、爆裂導(dǎo)致的安全問題[3]。但是，避雷線的局限性也是導(dǎo)致高壓輸電線路出現(xiàn)安全隱患的主要因素之一。高壓輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過程中，即使應(yīng)用了避雷線，也無法確保能夠完全規(guī)避雷擊事故。

3 高壓輸電線路常用防雷措施

3.1 應(yīng)用絕緣子

應(yīng)用防雷措施是提高高壓輸電線路運(yùn)行穩(wěn)定性以及安全性的重要措施之一。在高壓輸電線路規(guī)劃過程中，已經(jīng)提高了對(duì)防雷內(nèi)容的關(guān)注程度，并且應(yīng)用了各類防雷措施，絕緣子就是高壓輸電線路架設(shè)過程中最常使用的防雷措施之一。通過在高壓輸電線路上安裝絕緣子，可以有效提高高壓輸電線路的防雷水平，這也是截至到目前為止最為通用的高壓輸電線路防雷措施之一。究其原因，主要是因?yàn)榻^緣子是由不易導(dǎo)電的陶瓷以及鋼化玻璃等基礎(chǔ)材料構(gòu)成，可以起到較好的防雷效果，整體的成本相對(duì)可控，不會(huì)造成高壓輸電線路成本偏高的問題。此外，在高壓輸電線路中應(yīng)用絕緣子還可以有效提高支撐導(dǎo)線與防止電流回地的作用。

3.2 應(yīng)用避雷線

在分析高壓輸電線路常用防雷措施的過程中可以發(fā)現(xiàn)，部分高壓輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過程中，也會(huì)應(yīng)用避雷線不斷提高高壓輸電線路的防雷水平，避雷線在實(shí)際應(yīng)用過程中也可以稱之為架空地線。高壓輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過程中，一旦遭受到雷電打擊，可以通過避雷線有效遮蔽導(dǎo)線，最大程度上承擔(dān)雷電的電荷，然后由避雷線將大部分雷電電荷傳導(dǎo)進(jìn)入土地之內(nèi)，是一種有效的高壓電線路防雷措施。但是，避雷線在實(shí)際應(yīng)用過程中，對(duì)于角度有著嚴(yán)格的要求，如果角度過大，會(huì)影響地雷線的防雷水平。

3.3 架設(shè)塔桿

在高壓輸電線路防雷工作開展過程中，架設(shè)塔桿也是最為主要的防雷措施之一。高壓輸電線路在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以通過塔桿起到一定的防雷作用。但是，傳統(tǒng)塔桿通常是由鋼質(zhì)材料或者是混凝土材料構(gòu)成的，在持續(xù)性使用過程中很容易受到自然環(huán)境的影響出現(xiàn)裂縫問題，這也是提高高壓輸電線路雷擊事故概率的主要因素之一。高壓輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過程中，如果使用了水泥塔桿，一旦遭受雷擊事故影響，會(huì)對(duì)水泥塔桿的整體結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生致命性的影響，甚至?xí)霈F(xiàn)塔桿爆裂以及倒桿等問題，嚴(yán)重影響區(qū)域內(nèi)供電水平[4]。

3.4 使用接地裝置

使用接地裝置也是高壓輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過程中，最常用的防雷措施之一。高壓輸電線路中的接地裝置主要是指，在高壓輸電線路架設(shè)過程中，將接地連接與地下埋設(shè)的接地聯(lián)網(wǎng)相互連接，這種設(shè)備就被稱之為接地裝置，可以有效降低雷擊事故對(duì)高壓輸電線路的影響。但是，在實(shí)際運(yùn)行過程中，接地裝置也有一定的安全隱患。首先，接地裝置在實(shí)際應(yīng)用過程中會(huì)受到塔桿、地網(wǎng)、土壤等因素的影響，出現(xiàn)地網(wǎng)電化學(xué)腐蝕，這對(duì)于接地裝置的使用水平以及使用效率會(huì)造成負(fù)面影響。其次，接地裝置在實(shí)際運(yùn)行的過程中，對(duì)于接地線敷設(shè)長(zhǎng)度以及敷設(shè)深度都有著嚴(yán)格的要求。如果接地線的敷設(shè)長(zhǎng)度及深度無法達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)對(duì)基地裝置的使用價(jià)值造成負(fù)面影響。

4 高壓輸電線路防雷改進(jìn)策略

4.1 加強(qiáng)絕緣子檢查

想要不斷提高高壓輸電線路的安全性和穩(wěn)定性，需要著重關(guān)注高壓輸電線路的絕緣性能，這樣才能確保高壓輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過程中即使遭受雷擊事故，也可以有效降低雷擊事故的影響范圍。首先，高壓輸電線路在實(shí)際架設(shè)過程中，如果架設(shè)于海拔較高的區(qū)域，發(fā)生雷擊事故的概率也相對(duì)較高。在此條件之下，如果想提高高壓輸電線路的絕緣水平，需要在高壓輸電線路架設(shè)過程中降低絕緣子情況，不斷加強(qiáng)絕緣子檢查。在實(shí)際檢查過程中，一旦發(fā)現(xiàn)絕緣子在實(shí)際運(yùn)行過程中已經(jīng)處于較低值或者零值，檢修人員要及時(shí)對(duì)絕緣子進(jìn)行更換和處理，如圖1 所示。其次，高壓輸電線路在實(shí)際敷設(shè)過程中，即使不架設(shè)在海拔較高的區(qū)域，也很容易受到自然條件的影響，導(dǎo)致雷擊事故的發(fā)生概率相對(duì)較高。結(jié)合這一情況，在高壓輸電線的檢查工作開展過程中，要及時(shí)對(duì)輸電線路敷設(shè)區(qū)域土壤情況進(jìn)行全面分析，并且做好相應(yīng)測(cè)量以此來確定雷擊事故的發(fā)生概率。再次，在高壓輸電線路實(shí)際運(yùn)行過程中，檢修人員要著重對(duì)絕緣子進(jìn)行檢查，確保絕緣子不會(huì)受到污染，而且整體結(jié)構(gòu)完整，處于正常的工作狀態(tài)。最后，在高壓輸電線路實(shí)際運(yùn)行過程中，如果特定區(qū)域常規(guī)的防雷措施已經(jīng)無法發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值，檢修人員要使用不平衡絕緣方式降低雷擊事故的影響范圍。

圖1 高壓輸電線路更換絕緣子

4.2 強(qiáng)化避雷線架設(shè)工作

在探討高壓輸電線路防雷措施過程中，避雷線是最為基礎(chǔ)的防雷措施之一。主要是由于避雷線具有較好的防雷效果，而且具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但是，基于避雷線架設(shè)過程中的角度問題，在改進(jìn)高壓輸電線路防雷措施過程中，也要強(qiáng)化避雷線架設(shè)工作。首先，高壓輸電線路在架設(shè)避雷線過程中，盡量選擇雙避雷線模式進(jìn)行架設(shè)。其次，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)分析可以得知，雷擊事故一旦產(chǎn)生，會(huì)對(duì)導(dǎo)線形成沖擊影響。而輸電線路所處環(huán)境、塔桿高度、地質(zhì)情況等都會(huì)對(duì)沖擊現(xiàn)象的影響范圍以及影響程度產(chǎn)生影響。所以，在架設(shè)高壓輸電線路避雷線過程中，要結(jié)合區(qū)域的地質(zhì)條件，選擇最佳防雷方式，尤其要對(duì)避雷線的角度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，不斷提高避雷線的防雷水平。如果高壓輸電線路的電壓已經(jīng)達(dá)到上百千伏，那么在架設(shè)保護(hù)角過程中，需要充分考慮邊坡因素，使保護(hù)角小于5°。如果該輸電線路架設(shè)區(qū)域?yàn)槠皆貐^(qū)，需要將保護(hù)角設(shè)置為0°以下[5]。

4.3 降低接地電阻

首先，在應(yīng)用塔桿接地電阻提高高壓輸電線路防雷水平過程中，需要對(duì)塔桿架設(shè)區(qū)域的地形條件、氣候條件以及高壓輸電線路的運(yùn)行條件進(jìn)行全面的分析。其次，在架設(shè)塔桿接地電阻過程中，需要確保接地電阻、接地引下線具有良好的接觸效果。再次，在接地電阻施工過程中，需要建立嚴(yán)格的監(jiān)督管理體系，對(duì)接地電阻的安裝情況進(jìn)行監(jiān)管，確保實(shí)際接力電阻符合設(shè)計(jì)要求。最后，接地電阻的應(yīng)用價(jià)值與施工區(qū)域的土壤條件直接相關(guān)。如果施工區(qū)域的土壤本身電阻率相對(duì)較高，施工人員需要適當(dāng)應(yīng)用降阻劑，提高土壤與金屬接地裝置的接觸水平。

4.4 應(yīng)用避雷器

在改進(jìn)高壓輸電線路防雷措施過程中，增加避雷器也是最為主要的策略之一。通過增加避雷器，可以將雷電電荷快速導(dǎo)入電線之內(nèi)，并且傳入距離相對(duì)較近的塔桿，不僅可以減少雷擊事故造成的跳閘問題，還可以有效規(guī)避雷擊事故對(duì)絕緣子造成的傷害。但是，在選擇避雷器過程中需要著重關(guān)注塔桿情況以及避雷器的類型。例如，某一個(gè)高壓輸電線路塔桿在實(shí)際運(yùn)行過程中經(jīng)常遭受雷擊事故影響，那么在安裝避雷器過程中，需要在三相上全部安裝避雷器，且在相近塔桿上也需要安裝避雷設(shè)備。除此之外，隨著科技水平的不斷進(jìn)步發(fā)展，避雷器的類型和功能越來越豐富，結(jié)合高壓輸電線路的實(shí)際防雷需求，檢修人員在選擇避雷器時(shí)，要盡量選擇包含間隙的避雷器作為主避雷器，這樣才能延延長(zhǎng)避雷器的使用壽命。同時(shí)，避雷器在實(shí)際使用過程中，需要在自然環(huán)境內(nèi)進(jìn)行持續(xù)應(yīng)用，檢修人員需要著重關(guān)注避雷器的防水性能。圖2 為避雷器。

圖2 避雷器

4.5 架設(shè)耦合地線

架設(shè)耦合地線不僅可以提高高壓輸電線路的防雷水平，還可以確保高壓輸電線路即使遭受了雷擊事故影響，也不會(huì)出現(xiàn)跳閘問題。在耦合地線實(shí)際架設(shè)過程中，檢修人員需要著重對(duì)地線架設(shè)位置進(jìn)行規(guī)劃，選擇直掛式以及側(cè)掛式兩種不同的方式架設(shè)耦合地線，確保耦合地線在高壓輸電線路實(shí)際運(yùn)行過程中，可以真正起到防雷作用，保證高壓輸電線路的運(yùn)行安全。

5 結(jié)語(yǔ)

高壓輸電線路防雷對(duì)于保證高壓輸電線路運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性有著重要的意義。結(jié)合高壓輸電線路運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的雷擊問題、配置問題、避雷線問題，在常規(guī)防雷過程中應(yīng)用的絕緣子、避雷線、接地裝置以及塔桿等方式已經(jīng)難以提高高壓輸電線路的防雷水平。所以，想要不斷提高高壓輸電線路的防雷水平，就要加強(qiáng)檢查絕原子、強(qiáng)化避雷線、降低接地電阻、應(yīng)用避雷器，同時(shí)架設(shè)耦合地線，保證高壓輸電線路運(yùn)行安全。