架空线路主动防雷技术应用与优化

架空线路主动防雷技术应用与优化

付开南

中电建新能源集团股份有限公司云南分公司  云南昆明  650011 

摘要：架空线路作为电力系统的重要组成部分，在供电可靠性、安全稳定性等方面起着至关重要的作用。随着国民经济发展及用电量的快速增长，雷击跳闸事故已成为影响电网安全稳定运行的重要因素之一。国内外研究人员从各种主动防雷技术的原理及特点出发，结合自身工作经验对现有主动防雷技术进行优化，提出了多种主动防雷技术应用方案。本文分析了现有主动防雷技术的原理及特点，对已有研究进行了梳理，并指出了现有技术中存在的问题，并结合实际工程情况提出优化策略，对主动防雷技术未来的发展进行展望。

关键词：架空线路  主动防雷技术  雷击跳闸  优化策略

一、引言

随着我国经济的快速发展，用电量不断增长，雷电灾害对电力系统造成的危害也日益突出。根据统计数据显示，我国每年因雷击引起的电力故障次数超过5000次，造成的直接经济损失达上百亿元。因此，对防雷技术进行研究和改进十分必要。主动防雷技术是指在线路遭遇雷击时，利用避雷器等设备向线路引入雷电电流或提供雷电反击能量，以防止或减少线路因雷击故障引起的跳闸事故，实现降低线路雷击跳闸率，保障供电可靠性的目的[1]。主动防雷技术从原理上可分为两类：一类是通过控制雷电电流或雷电反击能量进入电网；另一类是通过控制雷电电磁脉冲干扰来影响电网。

二、主动防雷技术的原理及特点

主动防雷技术的原理是通过向雷击目标处发射一个脉冲电压，该脉冲电压可以使得雷云中的电荷发生定向移动，产生强大的能量向大地释放，从而避免了雷云与大地之间的放电现象，实现对目标的保护。

当雷电发生时，被保护物会受到一定强度的雷电电磁脉冲的作用，这种作用可以分为两种：一种是雷云对目标物产生的电磁脉冲，这种电磁脉冲将通过与被保护物绝缘的导体、金属材料以及导体之间产生的缝隙等途径进入到目标物内部，使得目标物内部出现电压和电流异常升高现象；另一种是雷电直接作用于目标物，这种雷电作用导致目标物内部出现电压和电流异常升高现象。根据雷电的类型，可以将雷电分为直击雷、感应雷、雷电绕击和地闪四种[2]。由于雷击目标物时，目标物内部会出现瞬间电压和电流过高的情况，因此雷击目标物时会对周围的电磁场造成较大影响，从而形成较强的电磁干扰。防雷系统一般通过抑制电磁干扰，减小雷击对目标物的危害。目前主动防雷技术主要通过对雷击目标处发射一个脉冲电压来实现，该脉冲电压在发生时可以通过向目标处发射一个脉冲电流，使得目标物内部出现瞬间电压和电流过高的情况，从而在雷云产生时避免了被保护物与雷云之间的放电现象，实现对目标物的保护[3]。

三、架空线路主动防雷技术应用情况

架空线路主动防雷技术的研究目前尚处于起步阶段，相关的应用实例也较少。但是在我国四川、云南等省份已经有多个项目使用了主动防雷技术，如云南某风电场将主动防雷技术应用于架空线路中，实现了较好的效果[4]。

云南某山地风电场一条35kV架空线路曾多次出现雷击事故，根据现场勘查评估，该35 kV架空线路地处雷害多发地段，对人身和设备安全有一定影响。因此该线路自建成以来一直未进行防雷改造。为此，风电场开展了主动防雷技术在35 kV线路上的应用工作。首先对35 kV架空线路进行了现场勘查，根据现场情况，分析了其雷击跳闸的原因。

（1）该线位于雷害多发地段，在雷雨季节经常发生雷击闪络事故；

（2）线路防雷装置存在较大的缺陷，安装于线路上的避雷器易受雷击损坏，并且由于安装位置的原因导致其对雷击感应过电压的屏蔽效果不佳；

（3）在35 kV架空线上安装了主动防雷装置，主动防雷装置与避雷器协同作用，能够将雷击感应过电压有效抑制在安全范围内，能够显著提高线路的防雷效果。

四、架空线路主动防雷技术应用中存在的问题

虽然主动防雷技术在电网防雷领域得到了较为广泛的应用，但仍存在一些问题，主要表现为：（1）在电网实际应用中，由于主动防雷技术不具备实时监测功能，无法及时获取雷击预警信息，往往在雷击发生后才进行人工排查，延误了最佳的防雷时间；（2）现有主动防雷技术的成本相对较高，如火箭引雷技术需要大量的火箭、引雷针及发射装置等设备，其生产成本与维护成本都很高，不具备经济性；（3）由于主动防雷技术对目标物体的保护范围较小，一旦遭受雷击后将产生更大的危害；（4）目前主动防雷技术大多针对架空线路进行研究，其应用范围不够广泛。主动防雷技术作为一种全新的防雷技术，在实践应用中还需要不断完善，需要进一步进行理论研究，加大其应用范围。随着科技的发展，未来主动防雷技术将会更加完善，应用范围也将不断扩大，因此相关工作人员应当注重主动防雷技术的研究[5]。

五、优化策略

目前针对架空线路主动防雷技术的改进研究较多，从其原理可以看出，这些技术均属于主动防雷范畴，但具体实现方法和效果均存在不同程度的差异，且当前多针对某一具体对象提出了改进措施，很难在工程中全面推广。因此提出以下几点优化策略：

（1）对于主动防雷装置的改进研究应结合应用对象的具体情况，比如可在装置中加入过电压保护器、避雷器等器件，以增强避雷效果。

（2）针对不同的雷击通道采用不同的防护措施，对于雷电通道应采用基于避雷器的主动防雷装置；而对于雷击通道的内部线路则可以采取基于避雷器的主动防雷装置。

（3）对于不同的雷击环境应采用不同的防雷技术，如对于线路经过的林区，雷击时容易发生闪电放电，应采用主动式引雷方式进行保护，以防止雷击过电压损坏设备。

（4）对于线路附近存在易燃易爆气体或液体的场所，应采用主动式引雷方式进行防护，防止气体或液体因静电感应而发生爆炸事故。

（5）在条件允许的情况下应采用主动式引雷方式进行防护，以避免因雷电过电压导致设备损坏或引发其他事故。

（6）对于感应雷防护装置的改进研究可从结构和工作原理上进行分析，可以采用金属屏蔽罩、增加感应装置等方式提高对感应雷的防护效果，但这些措施在工程中的实际应用仍存在一定难度。

六、结束语

本文主要对现有主动防雷技术进行了梳理总结，对其在实践应用中的优势进行了分析，并从基础设施建设、防雷结构改进、引雷系统优化等方面对现有防雷技术提出了发展建议，对未来主动防雷技术的发展前景进行了展望，具体结论如下：

（1）主动防雷技术是未来防雷工程发展的一个重要方向，未来应加强主动引雷技术在线路应用的研究。

（2）主动防雷技术应与其他防雷技术相结合，形成一体化的防雷模式，以提升线路防雷效果。

（3）现有的防雷设备主要用于直接引雷防护，未来应将引雷系统与现有防雷设备结合使用，充分发挥两者优势。

参考文献

[1]刘本运.济南电网输电线路防雷技术研究与应用[D].山东大学,2018.

[2]周萍.地面移动目标雷电效应分析与防护研究[D].北京邮电大学,2019.

[3]赵鸿灿.广播发射系统的四种防雷措施[J].西部广播电视, 2017(3):1.DOI:CNKI:SUN:XBGS.0.2017-03-177.

[4]成云朋.架空输电线路防雷并联间隙应用及特性研究[D].江苏大学[2023-11-01].DOI:CNKI:CDMD:2.1017.801079.

[5]卓昭俊.防雷技术在输电线路设计中的应用探讨[J].电子乐园, 2023(1):0103-0105.

作者简介：付开南，男，汉，云南.景谷，本科，中级，机械设计制造及其自动化，架空线路主动防雷技术、风电机组主要部件故障预警。