輸電線路防雷技術研究

王仲津

摘要：輸電線路是電力能源傳輸的重要通道，也是電力系統的重要組成部分。輸電線路以架空線路為主，線路經過地區的氣象環境各有不同，輸電線路的雷擊在電力系統雷害事故中占很大的比重。為提高電力系統的供電可靠性和電能質量，減少輸電線路雷擊跳閘率，合理選擇防雷措施顯得尤為關鍵?；诖?，文章介紹了雷電流的形成以及主要參數，并分析了雷擊故障的主要類型和具體的防雷措施。

關鍵詞：輸電線路;防雷技術;應對措施

引言

近些年我國經濟迅速發展，人民生活水平日益提高，然而社會的發展離不開能源的消耗。電能作為重要的二次能源，在國民生活中占有舉足輕重的地位。輸電線路作為電能傳輸的通道，是電力系統的重要組成部分，然而也是電力系統最

薄弱的環節。由于輸電線路分布區域廣，絕大多數處于室外，經常處于大風、暴雨、雷電以及各種不確定因素的環境下，從而給電力系統的運行造成威脅。雷電作為常見的自然現象，是導致輸電線路出現故障的重要因素。由于雷擊引起輸電線路的過電壓可達到幾百萬伏，這一過電壓也稱為外部過電壓或者大氣過電壓，如果這一大氣過電壓在系統內傳播，就會給系統中的電氣設備的絕緣帶來極大威脅。加強防雷接地設計和設備維護，可以減少或防止此類問題的發生。

1、雷電放電概述

雷電作為常見的自然現象，在電力系統中會引起超過正常電壓很多倍的雷電過電壓，它是造成電力系統故障的主要原因。雷電放電所產生的雷電流流過輸電線路將引起巨大的電磁效應、機械效應和熱效應，從而對輸電線路安全穩定的運行產生巨大的威脅，所以在設備投入運行之前要進行運行截面的選擇、設備的穩定性、開斷能力、關合能力等一系列校驗。從氣體放電的特性來看，雷電屬于一種超長空氣間隙的火花放電過程。在設備實際運行時，雷電流具有極性效應，設備可當作棒極，雷云相當于板極。根據雷電放電的三個階段，可將雷電流繪制成標準雷電流波形進行分析。

2、雷擊危害

輸電線路在遭受到雷擊后，會形成以下危害。第一，感應雷過電壓危害，即受到電磁感應的影響出現過負載現象。之所以會形成電磁感應是因為雷擊中電塔、線路、地面時，其中產生的電荷與雷云所帶電荷的極性相反。這時輸電線路中的電壓、電流就會異常，短時間內原輸電線路就會成為高壓線。此外，架空線路還會產生更加嚴重的感應雷過壓問題，導致擊穿事故。第二，直擊雷過壓危害。即雷電直接擊中輸電線路引發的過壓問題。當輸電線路被擊中后，電流會隨著接地導線流入大地，引發電壓降，以致于雷擊部位的電位升高。在這一過程中還有可能出現熱效應、電效應等不良情況，造成更為嚴重的安全事故，甚至是造成人員傷亡。第三，雷電繞擊。即雷電繞過避雷設施擊中導線。常見于空曠地帶的輸電區域。當雷擊擊中導線之后，瓷瓶串就會有電流經過，并出現閃爍現象?？梢哉f，雷電繞擊對輸電線路的危害非常大，電力企業應當提早預防。第四，雷電反擊。當出現雷電反擊現象時，輸電線路有可能出現跳閘事故。因為電力設備遭受到雷擊后，其中產生的擊穿電流會擊穿大地，導致接地電壓瞬間提高。這時輸電線路還會產生電壓，引發雷電反擊現象，導致瞬時放電電壓急劇升高，瞬時放電電流急劇增大。結合以往的工作經驗來看，每當出現雷電反擊現象時，最終都會導致跳閘事故。

3、輸電線路實際運行中的防雷技術

3.1 架設避雷針、避雷線

在輸電線路上方安裝避雷針、避雷線是應對雷擊最為直接有效的方式，可以避免三相導線直接遭遇雷擊。由于避雷針和避雷線一般都是直接接地，當雷電擊中設備時雷電流將進行分流，從而降低雷擊過電壓。由于避雷線與輸電線路之間具有耦合作用，可以使耦合系數增加，降低過電壓。避雷線一般采用機械強度很高的鋼絞線，在系統中會發生一相甚至多相斷線的情況，這時避雷線還可以起到一定的支持作用。

3.2 合理規劃輸電線路路徑

雷電活動是無法完全避免的。尤其是某些地區的雷電活動非常頻繁更容易造成雷擊事故。所以，要提前規劃輸電線路，盡可能地避開雷電活動頻繁區域，減少輸電線路雷擊事故。具體來說，要避開如下區域：第一，地下含有導電礦物或地下水位高的區域;第二，平原、山區的交界處，或是地形地貌易改變的區域;第三，地區土質的電阻易發生變化的區域，如斷層帶;第四，山區多風地帶、山口峽谷地帶;第五，植被較多的向陽區或是山丘頂部;第六，被河流、森林、水庫等包圍的盆地區域。這些區域極易發生雷擊現象，導致輸電線路受到雷擊。

3.3 采用合適的防雷接地裝置

接地電阻是防雷措施中一個重要的參數，在防雷設計中具有重要意義。各種防雷設備要配備合適的接地裝置才能達到降低過電壓的目的，所以接地裝置在防防雷中尤為關鍵。防雷接地是一種常見的接地裝置，使接地電阻減小則可以增加輸電線路的耐雷水平。如果接地電阻阻值過大，線路遭受雷電襲擊時，桿塔頂端的電位將會隨接地電阻值的增大而升高。過高的電位將使絕緣子發生擊穿現象，導致線路出現故障;反之降低線路接地電阻則將降低桿塔頂端電位，對輸電線路絕緣有一定的好處。

輸電線路大多處于室外有著錯綜復雜的地理環境，受環境的影響使得接地電阻大不相同。所以不同的環境與不同的接地體相對應，通過導線將接地體與避雷線相連接，埋藏在大地中的接地體大多采用扁形或圓形鋼;由于有些環境中巖石的土壤電阻率較高，為了減小接地電阻有時需要加大接地體的尺寸。在高電壓等級輸電線路當中可采用增大接地網面積，接地網的電容與其面積成正比，電容值越大對應的電阻值將會越小;增加垂直接地體同樣是利用電容增加的原理降低基地電阻。

3.4 減少避雷線保護角

避雷線保護角是避雷線和導線間與垂直線的夾角，架空地線如果具有較小的保護角，那么當出現雷電時，發生繞擊的概率將減少，從而提高輸電線路的耐雷水平，但是出于經濟性和安全性的角度考慮，不同的電壓等級對保護角的大小要求各不相同。保護角的選取要在線路安裝之前就做好預算，當線路投入運行時則不可改變保護角的大小。同一電壓等級架空線路處于不同地區時，其避雷線保護角也應有所區別，一般山區雷電更為頻繁，所以山區的架空線路上避雷線保護角應較平原地區避雷線保護角小一些。

3.5 定期維護桿塔

經過長時間運行，桿塔難免會受到外界環境的影響出現腐蝕、傾斜、裂痕等問題，出現使用性能下降問題。所以，為了進一步提高輸電線路的防雷性能，電力企業還應安排運維人員，定期進行桿塔的檢查、維護，確保桿塔始終處于良好運行狀態。例如定期對桿塔接地裝置進行巡視、維護，重點檢查桿塔的接地引下線、接地螺栓、接地體、接地電阻值等，確保接地引下線完好、接地螺栓緊固、接地體無腐蝕、接地電阻值是否符合規范。若發現桿塔出現接地不良問題時，運維人員應及時采取更換、緊固、除銹等措施，提升桿塔接地性能，確保在雷擊發生時桿塔能起到應有的作用，保護輸電線路。此外，在線路桿塔接地裝置投入運行3-5年時，要進行接地裝置的開挖抽檢，確認接地裝置是否出現了劣化。若出現劣化則應及時更換、維護。

結 論

綜上所述，雷擊會給輸電線路帶來各種危害，為保證電能質量，提高供電可靠性，必須合理規劃輸電線路、安裝防雷設施等防雷技術，降低各種不良因素對輸電線路防雷性能的影響，消除雷擊給輸電線路帶來的危害，提升電能質量，以保障電力能源的高效安全。

參考文獻

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