线路防雷技术在输电线路设计中的应用施文杰

线路防雷技术在输电线路设计中的应用施文杰

施文杰

河北卓奥电力工程设计有限公司河北石家庄050000

摘要：输电线路是电力能源的主要传输路径，是保证我国电网安全运行与电能合理分配的重要前提，因此，输电线路的安全稳定运行对于我国电力系统正常工作有直接关系。不同输电线路的电压等级有所不同，因此对应的线杆高度和线路设计方式也有所不同。正由于线杆高度和线路设计方式不同，进而导致输电线路容易遭受雷击损伤，进而对输电线路乃至整个电网的稳定运行造成影响。

关键词：输电线路；防雷技术；设计；应用

引言

随着我国社会的不断发展，社会各领域对于电能的需求量也越来越大，因此我国电网规模也在不断扩大。在输电线路架设过程中，一般的线路都是露天安装的，因此很容易受到外界自然因素的影响，尤其是雷电伤害，这是导致输电线路故障问题的重要因素之一。因此，相关单位需要在输电线路设计中注重防雷技术的应用。

1雷击对输电线路造成的危害

雷击现象是造成输电线路受损的重要原因，之所以说雷电的电压高、破坏力强，主要因为电压是瞬时形成的。产生雷击后，通电设备的温度将持续提高，由于设备元件受损从而出现停电现象。现阶段我国所采用的几乎全是集成电力配置，其内部元件比较敏感、脆弱，在雷击发生时这一缺点也将无限放大从而发生故障，比如因发送信号有误，导致接下来的一系列操作都会与实际要求不符，供电系统完全破坏进而瘫痪的可能性也是存在的。

2输电线路引发雷电的原因

2.1线路杆塔的高度

云层中所蕴含的电荷会通过输电线路、线杆等于大地形成单向回路，进而出现雷云损坏输电线路的情况。输电线路的线杆具有一定高度，因此在设计输电线杆时，工作人员应该注意以下内容：第一，通过线杆的电流增大，雷击产生的电压和电流就会减少；第二，线路间距不平衡会造成输电线路导线闪烁；第三，相邻杆塔之间的分流会导致分流作用降低。

2.2自然环境的影响

山区地带通常是雷击较为常见的地区，由于山区地形起伏较大，森林覆盖面积较广，雨水相对较为丰富，因此，雷击现象较为频繁。面对自然环境对雷电产生的影响，在对输电线路设计的过程中应当考虑自然环境对雷电的影响，同时对自然环境中的不良因素进行综合考虑。

2.3土壤电阻率的影响

一般情况下，土壤会对线杆上接地电阻的电阻值大小造成影响，例如，在高山或者岩石较多的地区，地形结构相对复杂，土壤的电阻率会对雷击损伤程度产生影响。如果出现雷击塔顶的情况，由于这些地区的土壤电阻率较小，就非常可能出现反射现象。因此，山区的输电线路遭受雷电损伤的几率要比平原地区的几率更大。

3防雷技术原理介绍

为了给输电线路选择合适的防雷技术，需要对雷电的放电原理和防雷技术原理进行详细分析和研究。人们生活在充满水蒸气的大气环境中，当大气和上升气流相遇时会导致大气中的小水珠被各种电荷包围，之后在气流的带动下形成了上表面带正电荷、中间正电荷和负电荷交织存在、下表面带负电荷的云层，此种云层又叫雷云。雷云向地面的放电过程包括先导放电阶段和主放电阶段，先导通电阶段因为某处的电荷出现积累过多的情况，导致空气中一部分介质的绝缘性质发生了变化，形成了导电通道，导电通道的形成过程就是先导放电，此时雷云与大地的电压会达到10mV。

当游离的异性电荷开始运动时主放电阶段便开始，主放电阶段的时间相对较短，但是此阶段的电流达到了200多千安，有非常大的破坏性，之后电流波和电压波通过放电通道进行入雷击点。当气体介质在电场的作用下导致电解质中一些带电的质点的数量和移动的速度达到最大值时，电介质就会失去绝缘性，上述内容即放电原理。通过上述原理可以对雷电的放电系数进行研究，得到地面落雷密度值和雷电流幅值，进而推导得出输电线路和避雷线的耦合系数、输电线路的耐雷水平计算公式、雷击跳闸计算公式等，将计算所得值进行防雷设计计算。

4输电线路防雷设计

4.1在线路上装置避雷器

在输电线路上装置避雷器后，一旦雷电将输电线路击到后，雷电产生的电流将进行分流，有一部分通过塔体直接导入地下，还有一部分将借助于避雷线导入到周边的塔杆上，当雷电流超出规定数值时，避雷器将自动在分流中发挥作用。避雷器的残留电压低于一半，就算雷击产生的电流不断增加，留存的残压也不会产生危害。在详细讲就是，输电线路设置避雷线以后，在雷电击中输电线路后，避雷器将把一大部分的雷电流传导到塔杆，而雷电流在途径导线和避雷线时在强烈的电磁感应效果下出现合分量，进而导线的电位将被推高，使得塔尖头部和导线的电位差低于绝缘子串闪络电压，最终发挥防雷的作用。

4.2选用合理的输电线路路径

由于我国地域辽阔，因此不同自然环境下发生雷击事故的原因也有所不同，所以在架设输电线路时应该根据当地的自然环境和雷击事故的发生规模进行施工。为了保证输电线路的架设方式最合理，最大限度避开雷击事故高发区域，施工单位最好避免以下施工方式：第一，山川峡谷地区被称为“雷暴长廊”，因此，架设线路时应该避开该区域；第二，围绕山川的潮湿、低洼盆地也是容易产生雷击事故的主要地区，同时，连绵的山脉或茂密丛林、深浅不一的水塘、大型水库等周边地区也较为危险；第三，地质的断层处或者溪水经过的山谷等地都具备低土质性电阻的特点，所以在正式架设输电线路时应该避开这些地方。

4.3架设耦合地线

个别状态下无法降低接地的电阻，此刻，能够在导线下端或四周铺设地线，起到分流雷电流的作用，从而将绝缘子串两头感应的力度大大降低，还能减少反击电压间的分量。恰当的架设耦合地线，还能在电力遇到雷击时迅速跳闸，确保安全。

4.4中性点非有效接地方式

根据相关部门的调查显示，我国大多数雷击产生的电路系统故障问题通常都是以单相接地的形式出现。日常生活中经常使用三相接地方式，当中性点不接地系统中有单项接地发生故障时，该接地方式仍然能够保持三相之间的电压平衡，同时也不会影响正常供电。所以，相关单位应该根据这一原理，对经常出现雷击事故的线杆或区域内的输电线路进行三相接地处理，进而为维修人员提供充足的时间，以便找到故障的发生点并及时进行修复。

4.5减小接地电阻

降低电阻方法有3种：首先，针对集中且规模小的接地网，可以运用降阻剂。直接把降阻剂铺设在接地极的周围，加大接地范围，从而减少地面和铁塔的电阻，由于降阻剂具有极佳的导电性，因此，可以倡导普遍使用这种方法；其次，建议采用爆破技术。利用爆破，造成破裂，然后通过压力机的作用把电阻率较低的材料直接输入进裂缝，以此提高土地的超强导电作用；最后，拉长水平接地体，由于水平接地体的长度和电感效应相辅相成，如果其长度为80m，电阻率达到2000，长度是55m时，电阻率是500，所以，当其长度达到一定数值时，冲击系数将持续保持稳定，而且不再下降。

结语

相关单位在设计输电线路时，应该与当地的实际情况相结合，对线路经过区域的自然环境、地形地貌、气候等多种条件进行综合分析和考虑，进而选择最佳的防雷架设方式，避免因雷电灾害对输电线路产生不良影响，最终保证我国电网系统的稳定运行。

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