输电线路防雷措施的经济性研究

输电线路防雷措施的经济性研究

杨学超

国网河北省电力有限公司保定供电分公司 河北省保定市 071000

摘要：输电线路是电力系统的大动脉，在保障民生和经济社会发展等方面发挥着重要作用。为了避免供电系统被破坏，输电线路应当安装相应的防护设施。在雷雨天气时，高压雷电流会破坏电力设备与输电线路稳定运行，所以提高输电线路的耐雷水平十分必要。基于此，本文就输电线路防雷措施的经济性进行详细探究。

关键词：输电线路；防雷措施；经济性

1 引言

在电网运行中，雷电是导致电网故障主要自然因素，而且输电线路有着较长里程，作为电力空中运输通道，更易因雷击而触发保护跳闸，严重破坏供电可靠性，因此，供电企业应意识到防雷防护的重要性。除此之外，在科学技术发展的推动下，虽然输电线路的防雷措施越来越多，但不同的防雷措施适用的条件、费用和作用也不同。如何选择正确、合理的防雷措施，是当前线路防雷工作的重点，在此期间应采用经济性评价方法。

2 概述

雷电是自然界常见的集声、光、电为一体的现象，往往伴有闪电和雷鸣而出现，对人类的活动有重大影响，能够产生有机物质孕育农作物，还可以补充大气中电离层的电荷，防止太阳和宇宙中的射线进入地球表面，但是雷电也是导致输配电线路故障的重要因素。当输配电线路被雷电击中时，会产生泄入大地的雷电流，引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应，从而影响输配电线路的正常运行。雷电作为一种特殊电脉冲波，产生时会伴随着强大的脉冲磁场，其中直击雷和感应雷这两种雷电形式对输配电线路的危害尤为严重。直击雷能够在很短的时间内放出大量的电荷，会对设施和设备造成直接破坏，破坏能力十分巨大。而感应雷分为电磁感应雷和静电感应雷，雷电放电时，雷电流在附近空间中剧烈变化而产生强磁场可以引起电磁感应雷，若不能及时引入地下，极可能发生安全事故；架空线路的导线被积云所感应上大量电荷生成静电感应雷，使电压倍增，影响输配电线路。

3 输电线路防雷措施

3.1 强化绝缘

防雷与绝缘密不可分。加强绝缘不仅能达到防雷效果，而且能有效提高人们的生命安全和用电安全。在输电线路中，通过增加绝缘子的数量可以达到加强绝缘水平的效果，而且输电线路中的接地电阻越低，绝缘水平的效果越明显。一般来说，输电线路中使用的绝缘子是有机复合绝缘子。通过大量研究，有机复合绝缘子的性能相对陶瓷和玻璃绝缘子差，但有机复合绝缘子具有非击穿结构，当输电线路遭受雷击时，它能有效地防止雷电放电和产生不可逆现象，绝缘效果非常明显。因此，在雷击率高、雷击强度大的地区，将采用有机复合绝缘子，有效地加强输电线路的绝缘水平。近年来，随着我国科学技术的不断进步，输电线路采用了大量的新型绝缘方法，不平衡绝缘就是其中之一。不平衡绝缘是基于输电线路的调度数据，可以有效地提高输电线路的绝缘水平，进而改善绝缘子的性能。在这种情况下，可以提高输电线路的耐雷水平^[1]。

3.2 “疏导式”防雷

我国避雷设施的核心策略为努力提升线路的雷电抵抗能力，降低雷电跳闸带来的威胁。电网企业将雷电跳闸率作为衡量防雷措施效果的重要标准，防雷保护较多的采用“堵塞型”防雷方式，这种方法主要应用在电源较少，电网薄弱的环境中，但是在一些电源较多的线路中使用效果却并不理想。所以，基于线路运行维护经验，技术人员根据间隙防雷的特点再次提出了“疏导型”的防雷保护措施，允许线路存在一定的跳闸情况，将间隙设备与绝缘子进行连接，引导工频电流，保护绝缘子的完整性，减少雷击事件的危害。在实际应用中，应根据线路情况合理选择“堵塞型”与“疏导型”保护措施，提升防雷保护能力。

3.3 降低接地电阻

降低接地电阻是对输配电线路杆塔非常有效的一种防雷方式，能够以非常有效的方式降低杆塔顶部的电位。当雷直击杆塔时，不会因为杆塔塔顶电位太高造成输配电线路的绝缘子被击穿而引起过电压跳闸故障。因此线路的接地电阻的大小间接反映了输配电线路的防雷能力。一般降低接地电阻的方法有三种：采用降阻剂、采用爆破接地技术和增大接地面积，其中降阻剂虽然呈偏碱性能够很好的保护接地体，但是还是会一定程度上腐蚀接地电阻，因此只能适用于短时间使用。想要长期降低接地电阻，现在常使用后两种方法。采用爆破接地技术进行防雷，主要是改良土壤，向爆破后的土壤里加入降电阻率材料，从而降低接地土壤的电阻率达到降低接地电阻的效果，提高防雷能力。而增加接地面积是最常用的降低接地电阻的措施，接地面积越大而接地电阻就越小，但是接地面积越大，所采用的接地材料也越多，因此耗财也更多，但是这种措施能够满足长期使用，后期维护也更容易。

4.4 线路避雷器

在我国的避雷器市场中，氧化锌金属避雷器因其避雷效果良好、相对成本较低的特点被广泛运用，其主要分为两种，分别为有串联间隙与无间隙。线路避雷器与线路绝缘子之间为串联状态，在工频电压的作用下，电阻会达到一定高度，当电线受到雷击时，强烈的电流会进入避雷器当中，当雷击电压高于导线电压时，避雷器会立刻起到导电泄电的作用，以此降低电击产生的电压，保护线路安全。当电压数值降到了一定数值之后，避雷器会出现“高阻状态”，并同时停止导电泄电作业，通过正确安装线路避雷器，可以起到良好的避雷作用。此外，避雷器的价格以及维护的成本较高，相关人员应当根据线路的分布以及当前地区的特点进行避雷器的布置，在雷电多发区域以及容易被雷击的部位安装避雷设备。应通过技术经济比较，采用合理的防雷方式，使设计更加全面。

4.5 无源电晕场驱雷器

无源电晕场无源驱雷器是利用金属多短针形成的“似尖端效应”，使电晕场驱雷器周围的环境电场远高于被保护目标物，但低于传统避雷针，从而使被保护物体处于相对安全的状态。这种驱雷器的结构是有许多放电极短针尖端组成的球面，下面是一个支撑座，当雷暴云来时雷云电场达到空气击穿阈值时，驱雷器电晕舱及尖端产生高达30mc/s电晕离子，在驱雷器及其被保护物体上方形成电晕离子层，如图1所示。覆盖在被保护目标上的电晕离子层抑制上行正先导的始发，从而大大减少接闪的可能性，更大程度地保护目标物不被雷击。同时电晕离子层离子在雷云电场作用下不断向上扩散，与雷云电荷相互作用，使云-地极板等效为漏电坏电容，有效抑制雷云充电至放电击穿水平，削弱了雷云下行先导的发展速度及强度，阻碍雷云放电通道建立。

4 输电线路防雷措施的经济性策略

一般情况下，输电线路综合防雷技术是从供电技术人员的工作经验中选择的。然而，由于不同地区的不同输电线路的风险也不同。因此，单纯依靠技术人员的经验是不可能解决输电线路防雷中的每一个问题的。技术人员仍可以选择与输电线路综合防雷措施和技术经济相对应的基本方法。在制定对策时，必须根据区域气候变化、地理结构、地形等问题进行选择，还需要计算建设成本，并根据实际情况分析研究实际问题是否有综合防雷措施的研究。因此，在输电线路防雷措施的选择上更要符合实际情况和经济性要求^[2]。

5 结束语

综上所述，在电力输送过程中，如何防雷显得十分重要，防雷击新技术的研究已经取得了很大的发展，线路防雷的保护措施会越来越多。在实际应用中，输电线路的防雷保护是一个系统工程，需要因地制宜，根据不同区域的地形地貌和气候特点，经济合理地选择防雷保护措施。

参考文献：

[1] 官俣．多雷区输电线路及变电站防雷保护［J］．科技风，2020(16):186．

[2] 吴伟,叶辉,廖志斌,李庆兴，吴翔.输电线路综合防雷措施技术经济性分析[J].中国高新技术企业,2016（26）:122-123.