输电线路设计中线路防雷技术的运用

输电线路设计中线路防雷技术的运用

梁建国

国网山西省电力公司太原供电公司 山西省太原市 030000

摘要：现阶段，我国经济快速的发展，电力行业也随之迅猛发展起来，电力系统在全国各地的统筹建设任务进展推进良好，真正为大众生活、社会运转提供了有力的基本性电力服务。就电力系统内基础性装置输电线路来讲，作为总体电力系统有序、安全运行的关键性构成部分，其正常、良好运转可为整体电网发挥应有积极作用、功能筑牢核心保障。

关键词：输电线路；防雷技术；运用

引言

输电线路是电网安全运行中较为重要的组成部分，输电线路作业，决定着电能传输效果，影响供电效率。被雷击中的输电线路会存在短时间电流快速增加的情况，超过线路原有的负荷范围，使线路出现短路、燃烧等问题，影响电能传输效果。另外，短时间过强电流的出现会使线路连接设备电压升高，进而破坏设备性能，严重时还会产生爆炸，降低电力系统运行安全性。为此，在输电线路设计中，要加强防雷处理，维护输电线路安全运行。

1输电线路设计中防雷技术的重要性

在输电线路运行的过程中，雷击是普遍存在的引发输电线路故障的因素。通常情况下，雷击具有较强的突击性、爆发性，可在瞬间产生热电效应、磁场效应，破坏能力极强。因此，当雷击电力输电线路时，将对其产生巨大的危害，导致输电线路出现损坏，进而引发线路故障。结合工作经验，在输电线路运行过程中，雷击故障的类型大致可分为以下3种：（1）雷直击杆塔。输电线路主要是由架空输电线路和电缆输电线路组成，其中，架空输电线路主要由输电导线、杆塔、绝缘子、拉线、杆塔基础、接地装置等共同组成。由于输电线路中的杆塔相对较高，在雷雨天气，当大地感应到雷云中存在电荷时，输电线路杆塔将充当传导媒介，导致雷击杆塔问题的产生，从而导致塔顶电位升高。当电位超过绝缘子的抗雷水平时，会引发绝缘子发电现象的产生，形成单线接地，出现输电线路故障。（2）雷直击导线，即雷绕过避雷线直接作用在输电线路的导线上，从而引发线路绝缘子发生闪烁出现跳闸停电故障，因此又被称为“绕击闪烁故障”。诱发绕击闪烁故障的因素有很多，比如避雷线保护、接电电阻值、杆塔设计高度、导线布置形式、地理条件等。（3）雷击线路周边。随着近年来电力技术与设备的创新发展与应用，高集成度的电子设备逐渐被应用到电力系统中，由于高集成度的电子设备对雷电电磁脉冲具有极强的反应，当雷击作用于输电线路周围时，会导致输电线路瞬间形成感应过电压，增加电力输电线的电荷量，引起绝缘子破裂、击穿等事故，甚至入侵到变电站，威胁到整个电力系统，影响电力系统的安全运行。

2输电线路引发雷电的原因

2.1复杂地形影响

对于山区、沿海等地域，地形结构复杂性较强，在输电线路铺设时经常会受到地形地势、气候环境等因素的影响，增加问题出现率。雷击是这类环境条件下最常出现的情况，且破坏力度较大，维修难度高，对输电系统构成严重威胁。具体来说，不良后果主要体现在以下3个方面。（1）纵深山谷地带。这类地区气流运动复杂性高，受到雷击影响范围较大，再加上未设置相应的防护屏障，难以维持输电线路的安全运行，容易增加事故发生率。而产生这一情况的原因为，区域内开放空间面积较大，暴露在外面的弧长较长，所以在气流运动中，容易吸引雷电注意，增加雷击概率。（2）倾斜山坡。由于上坡的地带很少有绕组，而下坡的地段导线过长，虽然目的是增强保护效果，但山上的绕组仍缺少科学保障，绕击频率会逐渐增加，雷击次数增多，影响线路安全运行。（3）沿海地区。海岸线区域内空气中盐分含量较多，容易引起雷击事故。

2.2杆塔因素影响

杆塔在被雷击后，产生的电荷会经过杆塔与大地形成一个单向回路，使杆塔出现击穿现象，影响输电线路的正常使用。输电线路杆塔会根据所在区域供电需求设置相应的高度，杆塔间存在相互影响，在雷击下产生不同反应。如杆塔电流与反击电流呈反比，杆塔电流增加，反击电流就会逐渐减弱，抵抗雷击的能力会减弱；导线闪烁大小会导致杆塔线路间出现不均衡分布，受雷击后局部荷载增大，造成烧毁现象；临近杆塔间的分流会抑制分流作用，增加局部电流频率。

2.2雷电活动强烈

雷击活动多发生在山地或地形起伏较大的区域，是由于地区气流变动较为频繁引发的激烈运动，其带来的不良影响也是非常大的。而平原地区的剧烈雷击相对较少。另外，山区等复杂地形区内，山林植被、河流的覆盖率较大，很容易增加雷击侵扰频率，造成输电线线路破损或故障的发生，电力系统无法正常运转，供电质量不佳。且在植被繁多的地区，雷击后容易因为输电线路产生的电火花而出现火灾事故，损耗资源。

3输电线路设计中防雷技术的应用

3.1科学布置输电线路

由于输电线路雷击故障的产生与线路所在地域环境存在密切的关联性，因此在输电线路设计过程中，需对输电线路所在地的地理环境、气候条件、地质条件等进行综合分析，避免将输电线路布置于雷电多发区域，从而减少雷击故障的发生。一般情况下，雷击多发区域可分为以下几类：①地下水位相对较高且富有导电性矿藏的地区；②山区风口处及顺风向的河谷区域；③地质电阻率极易发生改变的地区，或者土质电阻率相对较低的地区，比如山坡断层地带、山谷地区、农田等；④具有丰富水资源的盆地区域；⑤土质相对较好、植被覆盖率较高的地区，比如树林。

3.2科学配置线路避雷器

为进一步提升输电线路的耐雷水平，在输电线路设计过程中，可在搭设避雷线的基础上科学配置避雷器装置。例如，在输电线路中，将绝缘氧化锌避雷串并联在线路绝缘子上，用以分散雷电流，使击穿电压小于绝缘子串的闪络电压，从而保证输电线路电压始终处于安全范围，防止因绝缘导线产生过电压而引发雷击故障。又比如，在构建现代防雷系统时，加强三合一或二合一信号防雷器的科学应用，实现模拟信号线路、电源、同轴信号等的有效防护。在此过程中，应保证防雷器PE端良好接地，做好日常检查与维修工作。通常情况下，避雷器在环境相对恶劣的山区架空输电线路工程设计、水电站附件的输电线路工程设计、跨越相对较大的铁塔中具有广泛的应用。

3.3自动重合闸的正确安装

在输电线路尤其是高空输电线路中，应用自动重合闸对于输电的安全有着重要的作用，也能够最大程度的降低雷电对于输电线路的危害。目前输电线路中的自动重合闸主要分为四种:（1）停用装置。（2）综合装置。（3）三相装置。（4）单相装置。当输电线路受到雷击而出现故障时，自动重合闸的继电保护就会发生作用，而使断路设备跳闸，然后立刻连接断电，使输电线路能够及时的供电，从而保证电力系统持续运行，不仅保护了输电线路的安全，而且也保证了电力系统的正常运行。自动重合闸对于输电线路防雷来说具有明显的优势，在实际应用中也具有良好的效果，能够大幅度的减少输电线路由于雷击而出现的断电几率。不过瞬时闭合与瞬时连接之间的时间还是有待提高，需要研究人员不断的对自动重合闸进行研究，提高技术水平，不断提高自动重合闸的整体性能，从而发挥其独有的优势，使输电线路的安全得到可靠的保障。

结束语

综上，阐述了雷击的现象、成因，并就输电线路的具体设计进行分析。雷电电气下很容易造成输电线路发生故障，降低了供用电的安全性，使电力企业遭受巨大损失。为此，加强防雷技术的运用，确保电力系统高速运转，对于推动我国电力事业发展有着至关重要的作用。

参考文献

［1］徐宗升.输电线路设计中线路防雷技术的运用解析［J］.山东工业技术，2018（12）：176.