关于输电线路防雷设计要点探究

关于输电线路防雷设计要点探究

孔德新

关键词：输电线路；雷电；防雷设计

1前言

在夏季来临时，雷电活动也会越来越频繁，这也给输电线路运行的安全性带来了较大的影响，由于雷击导致的线路跳闸事故增多，对电力系统安全运行带来了较大的影响。输电线路受到雷击时通常会导致跳闸事故发生，同时雷电流还会沿着线路侵入到变电所，对变电设备带来不同程度的损害，严重危及电网运行的安全。因此需要针对雷电可能会对输电线路带来的危害进行分析，从而做好输电线路防雷设计，提高输电线路防雷的水平，保证电力系统安全的运行。

2雷电对输电线路造成的危害

雷击是造成高压输送电路故障的重要自然因素。由于雷电具有剧烈性和突击性，能够在瞬间产生巨大的磁场效应和热电效应，加之其本身拥有超强的机械破坏力，所以雷电在袭击空旷的高压输电线路时极易产生严重的电压危害。现阶段，电力调度运行系统中配置了集成度较高的电子设备，这些设备对雷电电磁脉冲的反应极为强烈，当输电线路被雷击中后，在瞬间形成的超负荷敏感过电压磁波会通过线路网导入变电站，从而导致变电运行设备介电强度下降，损坏敏感电子器件，使监控系统和供电保护装置发生误动作，引发输电设备跳闸断电，由此对电力变电的正常运行造成极大破坏。

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。

3输电线路防雷设计要点探讨

在输电线路设计时，应当充分考虑当地线路情况，以及线路雷电活动频率和强度等因素的基础上，确定防雷技术的运用方案。

3.1合理选择输电线路路径

受地形、土质、气候状况的影响，某些地区极易成为雷击的多发区，所以在输电线路设计时必须避开这些地区，降低雷击概率。通常情况下，雷击区包括以下几个类型地段：（1）地下富含导电性矿藏的地区，以及地下水位较高的地区；（2）土质电阻率低的地区，以及土质电阻率发生骤变的地区，如田地、土壤、岩石等拥有不同类型地貌的地区和山坡断层带、交接地带、山谷地带等；（3）顺风的河谷地带和山区的风口等雷暴走廊区；（4）周围布满山丘的湿润盆地，如包围着湖、水塘、沼泽、水库、树林的地区；（5）土质条件较好、植被覆盖良好的山丘顶部区域以及向阳面区域。

3.2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。

3.3安装线路避雷器

避雷器是在避雷线基础上施加的一种防雷措施，以彻底防止绝缘导线上产生过电压。当雷击产生的电压过大时，避雷器通过利用低阻抗的通路将雷电流泄于地面，以保证输电线路电压在安全的范围内。在安设避雷器时，可选择如下类型的铁塔：环境恶劣的山区线路中的铁塔、跨越大的铁塔、水电站和升压站等出口线路处接地电阻较大的铁塔、出现过闪络的铁塔等。

3.4架设耦合地线

在无法实现降低接地电阻的情况下，可在导线的周围或下方敷设一条底线，以使雷电流可以分流，降低绝缘子串两端的感应程度，减小反击电压间的分量。通过架设耦合地线，能够降低雷击时电力系统的跳闸率。

3.5降低铁塔接地电阻

当合理匹配塔脚电阻和避雷线时，可以实现降压的功能。针对小于65kV大于40kV的输电线路不需要增设避雷线，但是必须做好铁塔接地措施。降低铁塔接地电阻的主要方法包括以下几种：（1）对于规模较小、较为集中的接地网，应当使用接地电阻降阻剂。在接地极四周铺设降阻剂，增大接地的面积，以降低铁塔与地面的电阻。由于此种方法具备较好的导电性能，所以应当将该方法推广使用；（2）爆破接地技术。该技术的运用方式是利用爆破来制造破裂，而后将电阻率低的材料通过压力机的作用导入到裂缝中，从而增强土壤的导电性能；（3）加大水平接地体的长度，由于电感效用与水平接地体的长度成正比关系，当接地体的长度达到55m时，其电阻率为500，当长度达到80m时，其电阻率为2000，所以当接地体达到一定长度后，冲击系数会逐步稳定，不再有所下降。

3.6安装自动重合闸装置

电力系统在遭遇雷击时通过自动跳闸可以发挥自我保护作用，在自动跳闸后，此前所产生的部分系统故障便会自动消除。根据资料统计，在安装自动重合闸装置的输电线线路中，70kV以上的线路其重合闸的成功率为80%以上，30kV以下的输电线路重合闸成功率也可以达到60%，这说明自动重合闸装置是当前极为有效的防雷措施之一，各等级电压线路应当积极安装该装置。

3.7同塔双回线路不同回路间设计不平衡绝缘方案

在输电线路防雷设计中，采用不平衡绝缘防雷方案实际就是对于同塔双回线路不同回路选用不同片数的绝缘子串[3]。也即当雷击输电线路时，绝缘子串片数少的回路将先发生闪络，其闪络后的导线就相当于地线，这样可以增加同塔上的另一回导线的耦合作用，进而确保绝缘子串片数多的回路耐雷水平增高而不至于发生闪络，确保其中一回路继续安全可靠供电。

4结论

综上所述，在输电线路设计中，应当认识到雷击对线路正常运行的危害，将防雷技术纳入到线路设计的过程中。不仅要通过观测雷电情况掌握雷电参数和规律，还要主动加强与气象部门的沟通，全面获取雷电资料，以便在输电线路设计中运用适当的防雷技术，根据不同的适用情形做好预防工作。同时，在电力系统的建设中也要不断增加防雷的科技含量，提高电力系统的防雷击能力，确保电力系统的稳定运行。

参考文献：

[1]周国诚.关于高压输电线路防雷技术的探讨[J].黑龙江科技信息.2010（36）.

[2]朱俊武.输电线路设计中线路防雷技术的应用探究[J].技术与市场.2012（3）.

[3]叶晓东.输电线路设计及运行中的防雷技术措施研究[J].中国高新技术企业.2011（22）.

[4]李志宏.35kV输电线路防雷技术初探[J].中国高新技术企业.2010（6）.