高壓輸電線路防雷措施及改進方法分析

葉俊揚

摘? ?要：隨著高壓輸電線路分布越來越廣泛，為了保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，如何選擇安全、有效的防雷措施一直是業(yè)內(nèi)重點討論的問題，文章將從輸電線路雷擊放電原理著手，分析高壓輸電線路防雷的重壓性、現(xiàn)階段存在的隱患以及改進措施。

關(guān)鍵詞：輸電線路;防雷;改進措施;跳閘率

在經(jīng)濟水平飛速發(fā)展的今天，人們的日常生活與電能息息相關(guān)，對電能的依賴性也越來越強。在這樣的背景下，如何保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性成了人們關(guān)注的重點。電力系統(tǒng)的核心主動脈就是高壓輸電線路，只有輸電線路廣泛分布才能搭建出連接用戶、變電站的橋梁，其在電力系統(tǒng)中處于無法替代的地位。輸電線路能否正常運行，可直接影響供電的可靠性。目前，高壓輸電線路架設(shè)環(huán)境較為復(fù)雜，一般多在空曠的室外安置架空型輸電線路，分布縱橫交錯，因此，受到雷電災(zāi)害襲擊的風險性極高，若輸電線路被雷電災(zāi)害襲擊，就會發(fā)生跳閘現(xiàn)象。在供電需求日漸增大的今天，一旦出現(xiàn)雷擊跳閘現(xiàn)象，對人們的正常生活將造成極大的影響，導(dǎo)致供電系統(tǒng)運行異常，周圍變電所設(shè)備受損，并且更大幅度增加電力部門維護線路及設(shè)備的工作量，給供電企業(yè)造成經(jīng)濟損失。采用可靠的防雷措施，能有效干預(yù)雷擊事故的發(fā)展，間接保護變電所設(shè)備，最大限度地避免經(jīng)濟損失，有效保證電力系統(tǒng)正常運行以及供電穩(wěn)定性。

1? ? 雷擊放電原理

雷擊事故發(fā)生的根本原因是由于雷云帶電，目前業(yè)界對于雷云帶電的情況眾說紛紜，尚無統(tǒng)一解釋，但是雷云釋放的電流強度非常大。有研究表明，雷云放電強度不同，雖然放電時間極短，但是能產(chǎn)生幾十至幾百千安的電流，若電流延展到地面上將會帶來嚴重后果[1]。

2? ? 現(xiàn)階段高壓輸電線路防雷隱患

2.1? 桿塔存在的隱患

在架設(shè)高壓輸電線路時，通常采用鋼材或鋼筋混凝土材質(zhì)制成桿塔，對輸電線路起到支撐的作用。由于長期風吹日曬，桿塔內(nèi)部易產(chǎn)生裂縫，在受到雷電襲擊時，鋼筋過熱，將導(dǎo)致水泥桿爆裂、傾倒等事故發(fā)生。桿塔接地電阻與雷電過壓也存在一定的關(guān)系，若電阻過高，會嚴重影響高壓輸電線路的防雷效果[2]。

2.2? 未合理使用絕緣子

絕緣子主要由陶瓷、鋼化玻璃等材質(zhì)構(gòu)成，在高壓輸電線路運行中，起到支撐導(dǎo)線、防止電流回流的作用。但是，在超負荷以及環(huán)境變化的情況下，極易使絕緣子失去作用，除了留下絕緣老化的隱患，還會影響整條輸電線路的正常運行和使用壽命，在遭到雷電襲擊時，失效的絕緣子成為線路薄弱之處，從而出現(xiàn)閃絡(luò)擊穿的現(xiàn)象。如何合理使用絕緣子一直是業(yè)界探討的重點問題。

2.3? 接地裝置存在隱患

高壓輸電線路除了架設(shè)在高空，還有很大一部分深埋于地下，將地下的接地網(wǎng)與接地電極連接在一起的設(shè)備被稱為接地裝置。目前，主要存在兩個問題：（1）接地線埋在地下的深度、長度會影響接地裝置的電阻[3]。（2）土壤對地網(wǎng)的腐蝕情況，也會影響接地裝置和桿塔的具體結(jié)構(gòu)。

2.4? 避雷線防雷電襲擊的局限性

避雷線是高壓輸電線路防雷較為常見的一種方法，也可以將其稱為架空地線。主要作用是在高壓輸電線路遭受雷電襲擊時，遮蔽導(dǎo)線，承擔輸電線路上強大的過電壓，并將大部分電流通過桿塔金屬部分傳導(dǎo)至地大地。避雷線能否充分發(fā)揮其防護作用對于高壓輸電線路能否正常運行起到?jīng)Q定性的作用。雖然輸電線路上都架設(shè)了避雷線，但其對于線路的保護作用并不是完全有效，電力工作人員要在最大程度上避免雷電繞開避雷線直接襲擊導(dǎo)線的情況發(fā)生。

3? ? 高壓輸電線路常見的防雷措施

雷電現(xiàn)象是一種常見的自然災(zāi)害，雖然不可能通過人為干預(yù)完全避免，但采用科學、合理的防雷措施，在很大程度上能減少雷電襲擊對高壓輸電線路的損害，降低雷擊跳閘事故的發(fā)生率，現(xiàn)階段常用的防雷措施有以下幾種。

3.1? 合理選擇線路走向

大自然的動態(tài)瞬息萬變，人們無法完全掌握其規(guī)律，但是通過電力工作者長期的研究以及對各地區(qū)的地形分析，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)斷層地帶、順風的峽谷、河谷，潮濕盆地等地段容易遭受雷電襲擊，并將其稱之為易擊區(qū)，在架設(shè)高壓輸電線路時，盡量避免經(jīng)過這些區(qū)域，若實在無法避免，應(yīng)將此區(qū)域劃為重點防雷保護區(qū)，采取特殊的防護措施，以減少雷電襲擊對于高壓輸電線路的損害[4]。

3.2? 降低桿塔接地電阻

桿塔接地電阻在不斷增加的同時會導(dǎo)致高壓輸電線路耐雷程度逐漸降低，所以有效降低接地電阻也是高壓輸電線路防止雷電襲擊的防范措施之一。首先，需要從周圍環(huán)境因素等方面綜合考慮，選擇合適的措施保證架空地線、接地引下線之間連接牢固，這樣才能讓高壓輸電線路在遭受雷擊時，將電流正常地流入大地。其次，需要對接地裝置的工程質(zhì)量嚴格把關(guān)，保證接地電阻能起到設(shè)計時的效果。除此之外，可以配合使用降阻劑，使高電阻率的土壤得到改善。

3.3? 合理架設(shè)避雷線

避雷線是最基本、有效的高壓輸電線路防雷措施，也是應(yīng)用最廣泛的，并且輸電線路電壓越高，使用避雷線的防雷效果越好。其主要作用是避免雷電直接損傷導(dǎo)線，同時還具有以下幾種作用：（1）將桿塔的電流分流至避雷線上，以及降低桿塔電流強度。（2）避雷線通過耦合作用，能有效降低絕緣子電壓。（3）降低導(dǎo)線過電壓感應(yīng)，在一定程度上對導(dǎo)線起到屏蔽作用。在輸電線路架設(shè)過程中，避雷線造價比重較低，但是實際應(yīng)用效果卻較好，所以通常都會采用架設(shè)雙避雷線的方法。

3.4? 在輸電線路中加設(shè)避雷器

有針對性地將避雷器加設(shè)在容易遭受雷電襲擊的桿塔、線路上，可以明顯降低雷電直擊對輸電線路造成的損害，同時將接地線與避雷器連接，也可以有效地把電流引入大地，起到限制電壓，間接保障輸電線路及設(shè)備安全的作用。

3.5? 在易擊區(qū)架設(shè)耦合地線

大量研究表明，在雷電襲擊高發(fā)的區(qū)域高壓輸電線路導(dǎo)線的下方合理增加耦合地線，特別是山區(qū)位置，能夠有效地控制雷擊跳閘率，提高輸電線路的耐雷水平，但在架設(shè)過程中需要注意根據(jù)實際環(huán)境選擇側(cè)面或直掛式安裝方法[5]，直掛式是將耦合地線直接架設(shè)在輸電線路導(dǎo)線的下方，而側(cè)面式是在輸電線路的兩側(cè)平行架設(shè)。耦合地線主要起到增大地線與導(dǎo)線直線的耦合系數(shù)及分流的作用。增加耦合系數(shù)是為了減少等值波抗組，減小絕緣子的電壓，以提高防雷水平。分流的主要目的是減低塔頂電位，當雷電襲擊塔頂時，有效降低感應(yīng)電壓。

3.6? 提高線路絕緣性能

在保證高壓輸電線路絕緣性的基礎(chǔ)上，才能減少被雷電擊中的次數(shù)，有效控制跳閘率。若架設(shè)輸電線路的位置處于高海拔并容易遭到雷擊的地區(qū)，電力工作人員需要加大對絕緣子、輸電線路的檢查力度，在發(fā)現(xiàn)絕緣子數(shù)值處于較低水平時，立即對其進行更換。對高壓輸電線路周圍土壤情況也應(yīng)及時進行檢測，避免土壤腐蝕、污染導(dǎo)線。

4? ? 結(jié)語

雷電是一種無法避免的自然現(xiàn)象，會對高壓輸電線路正常運行造成極大的影響。高壓輸電線路是電力系統(tǒng)重要的組成部分，保護輸電線路是一項困難且長期的工作，選擇合理、可靠的防雷措施是提高高壓輸電線路保護率的關(guān)鍵。由于輸電線路地理位置、周邊環(huán)境等方面存在差異，防雷措施的實際應(yīng)用效果也不盡相同，根據(jù)輸電線路的實際情況選擇防護措施，才是最合理、可靠的防雷手段。作為電力工作人員，應(yīng)積極提高自身專業(yè)素質(zhì)，在日常做好對輸電線路的維護、檢修工作的同時，在雷雨高發(fā)季節(jié)，隨時做好準備去應(yīng)對雷電襲擊導(dǎo)致的高壓輸電線路故障。

[參考文獻]

[1]張翔.高壓輸電線路的防雷保護及其絕緣配合初探[J].大科技，2019（3）：58-59.

[2]楊曦晨.高壓輸電線路防雷措施分析及改進方法[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2019（10）：195-196.

[3]王俊杰.探析高壓輸電線路防雷設(shè)計存在的問題及其措施[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018（30）：985.

[4]榮晨.高壓輸電線路綜合防雷措施的分析與探討[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2018（12）：46-47.

[5]張小勇.論高壓輸電線路綜合防雷措施的研究與應(yīng)用[J].環(huán)球市場，2017（31）：226.