110kV高压交流输电线路雷击危害及防雷方法研究

110kV高压交流输电线路雷击危害及防雷方法研究

邵凯旋

身份证号码：532924199812241915

摘要：随着电力技术的发展，110kV高压交流电线路在确保国家能源安全和推动社会经济增长方面扮演了至关重要的角色。为了进一步优化电力传输效能，高压输电线的供电品质成为了必要的保障措施。然而，雷电对于高压电输送线的稳定发展构成了极大的危险。因此本文探讨了110kV高压交流输电线路因雷击导致的风险和相关的雷电防护方法。

关键词：110kV高压；交流输电线路；雷击危害；防雷方法

近些年，我国经济的飞速增长导致电力网的规模持续扩展，电力需求也持续增长，而雷电所导致的损害也变得越来越严重。因此，深入研究110kV高压交流输电线受雷击所带来的潜在风险，并找出有效的雷电防治手段，对于维护线路安全稳定运作具有极为重要的意义。本文旨在研究110kV高压交流输电线在遭到雷电侵袭时所遭受的危害，评估雷电对电线路可能带来的潜在风险，并为此提供有针对性的雷电防护建议。

一、雷击对110kV高压输电线路的危害分析

（一）雷电的形成与分类

通常当云朵处于其下方时，往往积累了负电荷，而在其顶端，正电荷会聚集。在云层的边缘区域，正负电荷开始积聚形成。这种电荷的隔离过程可能会在云层内或云层与地面间造成电势差，一旦这种电位差异达到一个极高的程度，就有可能触发放电现象，也就是产生雷电信号。雷电是威胁人们福祉的自然灾难之一，不仅具有导致建筑物崩塌和其他重大人员伤亡、财产减少的能力，还能够激发闪电的活动，从而导致地面呈现出雷雨云的形态。雷电所带来的现象，可以进一步细分为云内放电、云间放电和云地放电这三种大类。所谓的云内放电，就是在闪电导致的电场强度足够大，足以损坏部分物体的特定放电情况下发生的活动。云内的放电以及云与云之间的放电现象大多发生在云层内，因此，其对地面设备的影响是相对较低的【1】。云地放电与地表直接相关，并对高压电力传输线路及其他地面设备潜在造成风险。

图1 一种高压架空输电线路上地线防雷装置

（二）雷击对输电线路的影响

输电线路一旦遭受雷电的直接冲击，众多电流将迅速在这条线路上流动，这种情况有可能诱发导线的熔融、绝缘层的断裂，甚至有可能引发塔架的坍塌。一旦出现雷电，如果电场的强度超出预期触发局部放电，这可能会造成严重的负面影响。哪怕雷电并未直接击中输电线路，雷电流所造成的地面或其邻近物体所引起的磁场变化仍有可能在输电线路中感应到超电压现象，此种超电压情况可能会导致电线绝缘被击穿。另外，雷云和大地之间有一个明确的距离，这导致雷电磁脉冲在接地导网上易于传播，并向外放射，从而对建筑以及其他相关设备造成潜在的威胁。由于雷电导致的极高温度可能使周边的空气迅速膨胀，这进一步引发了冲击波，此种冲击波给电线路的构建稳定带来了隐患。雷电活动还可能损害电力塔和相关设备的绝缘性，进而降低它们的使用期限。雷电释放的过程中形成的强烈电磁场可能会对输电线路的通讯和控制机制造成扰动，从而妨碍其平稳运行。雷电有潜在的风险，可能导致类似山火的次生灾害，从而对输电线路的稳定运行带来威胁。

二、110kV高压输电线路的防雷措施

（一）防雷装置

避雷器具备在遭受雷电冲击时，依然将过高电压保持在安全范围内的实力，进而避免给输电线及其相关设备带来损害的能力。浪涌保护器主要是一个用于减少过电压的设备，能够预防由雷电产生的过度电压事件。浪涌保护器的核心职责是向输电线的次要设备，比如说通信和控制系统，提供安全防护，以免雷电引起的电磁脉冲给他们带来不必要的困扰【2】。此方法还可以充分发挥雷电波的内在性质，防止其侵入系统或对其造成破坏。为了提高输电线路的抵抗力，屏蔽措施目的在于减缓雷电流所引起的电磁场对其产生的不良效果。

（二）仿真模拟方法

模拟技术提供了利用计算机模拟真实世界中物理活动的手段。仿真仿真技术使得人们可以深入理解自然中的各种自然过程和事件，以及它们相互之间的交互模式。在雷电保护的研究中，借助仿真测试，我们能深入探究雷电放电的各个步骤及其对电力传输线路可能带来的影响，并对众多防雷手段进行真实的评价。至今，众多国家已启动模拟仿真，以评估和改进现有的防雷方案，并将这些策略应用于输电线路的新增或扩展接地部分。这项策略为我们提供了一个机遇，在确保不受雷电直接影响的同时，对防雷设备进行试验和完善。当进行仿真模拟时，其技术通常会经历几个关键步骤，首先是收集与之相关的气象数据和电力传输电路的关键参数；紧接着，我们采纳了专业的模拟软件工具来进行模型的搭建；接着实施仿真程序，并观察其产生的结果；最后，我们深入地对数据进行了深入的分析，并为此提出了一些建议以达到优化目标。

图2 一种避雷器的工作流程

（三）防雷效果的仿真分析

通过仿真模型的应用，我们可以实际评价各种防雷手段的效果。例如，对于典型的建筑而言，它可以安全地抵抗雷击，而不必受损。但只要安装上适当的避雷措施，就有可能显著减少由于雷造成的事故的风险。例如，我们有能力模仿避雷针与避雷线在多种配置和位置下的防护功能，同时也对其在导引及分散雷击中的效果进行了深入的评价。除此之外，我们也有能力去研究不同装置方式对输电线路走廊周边地面电场强度的不同效应，进而选定出最合适的安装策略。我们还具备对接地器系统各种性能进行深入探讨的能力，这包含诸如接地电阻和地电位升高等核心参数。这类研究有助于深化我们对各类抗雷设计方法基础原理和实施效果的认识。经过模拟分析后，我们能够更精确地鉴别出当前防雷设计里存在的诸多不足，并据此推出合适的优化措施。例如，当模拟数据显示某个区域内雷电流分布不均匀时，我们也许要思考是否增添更多的避雷针或调整其布局位置。

（四）综合防雷方案

综合防雷方案建设及实施的关键依据是其设计理念。这一系列的准则强调，对输电线路，需从全方位的角度去审视，涉及其结构设计、地理位置和天气条件，以此构建一个全面的防护措施。除了要考虑如何实施有效的预防性方法以减少雷击风险之外，我们还应该整合各种预防和应急战略，并进一步思考如何提升线路在受到雷击影响时的自保能力【3】。因此，全面的防雷措施不仅能够满足公众对电力传输的安全需求，更是有益于支持我国的电网建设与进步。再者，在项目的设计阶段，将技术前沿与经济收益的结合、持续性和安全度这三个核心原则视为不可或缺的部分。

（五）防雷方案的预期效果与风险管理

在成功实施了详尽的防雷策略后，对其所预期的效果进行深入的评估并采纳适当的风险控制变得尤为关键。为保证综合防雷策略能满足预定的目的，我们需密切注意在实施过程中可能出现的风险元素以及针对这些风险所采纳的应急行动，确保这个计划可以顺利进行。为了准确评价我们预期达到的工作效果，我们对防雷工具进行了全面的性能评估，并模拟了在雷电袭击情况下输电线路的反应行为。模拟测试不仅可以用于确认防雷策略是否达到了设计标准，还可通过与实际操作中的雷活动作对比来评判防雷设备的稳定性。这组测试所得的数据将帮助我们更为深入地洞察防雷行动的实际效果，同时也可以为将来的优化措施提供更加坚实的科学依据。因此，我们亟需构建一个科学的评估体系，以便更有效地指导整体防雷行动的进行。风险管理工作涵盖了识别防雷计划中可能潜在的不足和存在的风险。

三、结语

综上所述，110kV高压交流输电线路的防雷措施是一个既复杂又系统化的过程，我们需要不断地深化研究和革新方法，为有效地确保电力系统的安全性，推动电网建设的发展提供坚实的理论基础。

参考文献

[1]王垒.110kV高压交流输电线路雷击危害及防雷技术[J].中国高新科技, 2021, 000(015):P.37-38.

[2]吴楠.1000kV特高压交流输电线路雷击危害及防雷接地对策[J].电子技术与软件工程, 2021(18):3.

[3]裴山山.110kV输电线路直击雷过电压的识别对策[J].自动化应用, 2023, 64(S02):103-104.