当前输电线路防雷设计有效策略探究罗晓航

当前输电线路防雷设计有效策略探究罗晓航

罗晓航

（广西福源电力设计有限责任公司537100）

摘要：随着我国电力事业的发展，我国输电线路不断增多，输电设备遭雷击的情况也时有发生。加强输电线路的防雷和遏制雷击短路故障的影响范围，是输电线路设计中非常重要的部分。在输电线路设计过程中，必须将防雷作为重点，根据线路实况，采取相应的防雷措施，保障线路的安全性和运行稳定性。本文在此从输电线路雷击的形成原因出发，对如何做好输电线路防雷设计提出了几个有效策略。

关键词：输电线路；接地电阻；耦合地线

前言：

由于输电线路暴长期露于自然之中，经常遭受到雷击的危害，为提高输电线路运行可靠性，需要落实有效防雷措施，来消除雷击对线路产生的影响。所以从设计阶段开始，就应当将考虑线路防雷问题，全面的实现架空输电线路防雷设计有着较为重要的意义。

一、输电线路雷击事故的形成原因

一般而言，电力架设遇到雷击事故的情况比较多见，通常会遇到四个阶段，首先是雷电过电压的作用在输电线路上，然后是输电线路发生闪络。紧接着转变为工频电压，而且较为稳定，最后就是线路跳闸停止供电。由于雷击线路后，雷电波会进入到变电站中，直接会影响变电站的整体供电状况，所以要限制输电线路雷击过电压，确保电力系统的安全、稳定的运行。所以要在架空输电线路上建立“四道防线”，分别为：首防输电线路不受直击雷、然后是输电线路的闪络不要发生，第三是电线路不要产生稳定工频，最后是线路不要跳闸。

输电线路雷击时产生的过电压可达400kV，极易对35kV以下的线路造成致命性的伤害。同时，雷电直击也是造成110kV以上输电线路故障的重要因素之一。直击雷可划分为绕击和反击两种形式，均能严重威胁线路的安全运行。经调查数据显示，绕击多发生于山区线路中，反击多发生于平原和丘陵地区线路中。所以，在设计输电线路之前，应对雷击的性质进行充分研究，从而运用针对性较强的防雷技术，以提高防雷效果。针对山区线路，应当选择防雷走廊，减小避雷线保护角，增强绝缘性能；对于丘陵和平原地区线路，应当采用有效措施降低电阻，以达到防雷的作用。

二、做好输电线路防雷设计的几个有效策略

1、科学合理选择输电线路路径

合理选择输电线路路径，可以有效避让低电阻率区，提高线路防雷接地设计水平。从大量实践案例分析可知，输电线路容易遭受雷击的地方主要集中在山区风口、顺风河口、以及峡谷等特殊地理位置处；四周是山丘的潮湿盆地，如输电线路杆塔四周存在鱼塘、水库等大面积水域；土壤电阻率存在突变的地带，如：岩石与土壤交界、山坡和稻田的分割等处。低土壤电阻率地区，容易遭受雷击。因此，在输电线路综合防雷设计过程中，结合地质勘探资料，科学合理选择线路路径，有选择避让易雷击区，可以从路径选址方面提高线路防雷水平。

2、提高输电线路绝缘能力

一般情况下，输电线路的绝缘能力在一定程度上会影响到整个设备的耐抗雷能力。因此在进行设备的设计和研究时应该提高输电线路的绝缘能力，从而来降低输电线路遭受雷击的概率。在进行绝缘设计时首先应该把输电线路的绝缘强度控制在一定的范围之内。其次要选择自洁性能较高的绝缘子材料，这样能够提高输电线路的防雷能力。但是，在进行线路的实际施工时还应该充分考虑到施工地区的自然环境，根据当地的数据来选择合适的绝缘子材料，这样就能够真正实现抗雷的效果。第三，要扩大接地体的铺设范围，这样在一定程度上能够加大电流在地面上的泄放面积，在进行施工时可以在周围铺设等距离的铜质管道，在将这些铜管焊接起来，这样就能够增强输电线路的绝缘能力。

3、搭设避雷线

避雷线是当前使用最为广泛的防雷技术，具有防雷效率高、分流、耦合、屏蔽等作用。分流作用是指避雷线能够减少铁塔的雷电流，以使塔顶的电位降低，减轻雷击破坏程度；耦合作用是指通过耦合导线降低输电线路中绝缘子的电压；屏蔽作用是指直接降低雷击后产生的感应过电压。应当根据输电线路的电压级别选择避雷线，20kV的输电线路不需要装设避雷线，200kV以上的输电线路需要全程搭设避雷线，500kV的高压线应当搭设两个避雷线，以提高避雷线的屏蔽功能。为了提高避雷线的保护能力，应确保每个铁塔区的避雷线能够接地，并保证两个避雷线之间设置一个间隙。当前，我国在设计高压和超高压输电线路时通常搭设绝缘避雷线，以降低功率损耗。

4、加强输电线路绝缘处理

大面积的输电线路暴露在自然界中，一旦遇上强风天气，大幅度的震荡极容易增加输电线路落雷的几率。如若线路杆塔顶部的电位过高，一旦发生雷击，则会迅速形成感应雷过电压，造成雷电绕击现象，威胁电力运输安全。为了有效预防上述现象的发生，可以在位置较高的线路杆塔上添加绝缘子串，扩大避雷线和导线之间的距离。除此之外，还可以运用不平衡绝缘方式，一旦遭遇雷击，绝缘子片数较少的一侧回路先对地进行闪络，经过闪络之后的导线随即具备避雷线的基本功能，加强了对另一侧回路的耦合作用，使其对雷电的耐受性大大提高，从而持续输送电力，保障电力配送畅通。

5、降低铁塔接地电阻

采用电阻降阻剂、爆破接地以及使用多支外引式接地装置等。采用电阻降阻剂是指在接地极四周敷设降阻剂，能够增大接地极的外形尺寸，减小和大地介质间的电阻作用，从而降低接地极接地电阻。此种方法主要用于小型接地网，其效果较为显著。爆破接地是新型的降低接地装置电阻的技术，其作用原理为：由于爆破制裂，用压力机把低电阻材料挤入裂隙中，改善土壤的导电性能。使用多支外引式接地装置多用于接地装置四周有不冻的或者导电良好的湖泊河流。在安装和设计过程中，应考虑干线本身具有的电阻所引起的影响。一般外引式接地极的长度要小于100m。

降低铁塔接地电阻还包括深埋接地极、更换土壤、深井接地以及土壤的化学处理等方法。在采用接地电阻措施时，要依据当地的气候状况、原有线路的运行经验、地貌特点以及土壤电阻率等条件进行综合、前面的分析，并通过有关经济、技术的比较，制定合理的方法。只有这样，才能确保设备、线路的正常运行，避免接地装置投资过高的情况发生。

6、增加耦合地线

增加耦合地线这种方法极其适用于山区的输电线路中，不少地方由于各种不同条件的限制无法降低接地电阻。而在输电线路的下部重新铺设耦合的接地线路将能很好的将雷电的电流进行引导，将雷击的大部分电流传输到地下，耦合系数增高的话，接地线路所传导的电流也将越多。这种方法类似于降低接地电阻，不过这种方法有其独特的适用性。

7、安装自动重合闸装置

在雷击发生时，电力系统会出现自我保护反应，即发生自动跳闸，通常情况下，自动跳闸后，部分故障会自动消除。因此需要在输电线路上安装自动重合闸装置，而且当前自动重合闸装置在不同线路上成功率也较高，已成为当前输电线路上非常重要的防雷措施。自动重合闸装置对于不同等级的电压线路也具有非常好的效果，因此在输电线路防雷工作中，需要做好自动重合闸装置的安装，确保雷击发生时充分发挥自我保护作用。

三、结语

综上，在输电线路综合防雷设计过程中，要充分结合工程特性，加强对雷电的监测和预防，选取合理的防雷防护措施，积极的推广应用新技术、新设备、减少故障的发生，加强输电线路的运行维护工作，提高输电线路的耐雷水平。

参考文献：

【1】潘广亮.浅析架空输电线路的防雷接地[J].电子世界，2012，17（03）.

【2】李景丽,蒋建东,李丽丽.浅谈架空输电线路的防雷设计[J].电网技术，2013(1):211-217.