淺談?shì)旊娋€路防雷設(shè)計(jì)

寧鵬飛

【摘 ?要】輸電線路的安全性與可靠性是整個(gè)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，但由于其長(zhǎng)期暴露于室外環(huán)境，尤其在夏季容易遭受雷擊，因此輸電線路的防雷設(shè)計(jì)工作具有非常重要的意義。文章在分析雷擊對(duì)輸電線路的危害的基礎(chǔ)上，探討了輸電線路防雷設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，以有效避雷，維護(hù)電網(wǎng)安全運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】輸電線路;防雷設(shè)計(jì);電網(wǎng)安全;避雷線

1 引言

我國(guó)地處溫帶（部分地區(qū)屬于亞熱帶氣候），雷電活動(dòng)比較強(qiáng)烈。漫長(zhǎng)的輸電線路穿過(guò)平原、山區(qū)、跨過(guò)江河湖泊，遇到的地理?xiàng)l件和氣象條件各不相同，由于長(zhǎng)期裸露于自然環(huán)境中，因而容易遭受各種自然現(xiàn)象的侵害，尤其是雷擊災(zāi)害的頻繁發(fā)生引起了相關(guān)單位的重視，如何最大限度地避雷成為相關(guān)工作人員的研究重點(diǎn)。本文基于作者的工作經(jīng)驗(yàn)，旨在探討輸電線路防雷設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，以供參考。

2 雷擊對(duì)輸電線路的危害概述

雷擊的破壞力極大，且在夏季頻繁發(fā)生，輸電線路一旦遭遇雷擊后果十分嚴(yán)重，具體表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

（1）絕緣子閃絡(luò)。在全國(guó)大部分地區(qū)的110kV輸電線路中，即使應(yīng)用了合成絕緣子，但仍未能避免雷擊閃絡(luò)這一突出問(wèn)題。

（2）雷擊跳閘。當(dāng)輸電線路處于雷電環(huán)境中，由于雷電電壓很高，電線電阻不變，電流短波時(shí)間內(nèi)迅速增大，空氣電閘就會(huì)跳閘。跳閘不僅影響供電，還會(huì)沿線路侵入變電所。

（3）斷線。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，雷擊斷線事故約占總雷擊的96.8%，約占配電網(wǎng)絕緣事故的36.8%，不僅破壞電力供應(yīng)，甚至危及生命。

（4）大氣過(guò)電壓。當(dāng)電力系統(tǒng)突然遭遇直擊雷或雷電感應(yīng)時(shí)，電氣設(shè)備所承受的電壓就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了額定值。一旦發(fā)生大氣過(guò)電壓便會(huì)造成停電，甚至危害人的生命安全。

3 輸電線路防雷設(shè)計(jì)的意義

3.1輸電線路的安全性是用電生活的基礎(chǔ)保障

輸電線路是整個(gè)電力系統(tǒng)的主干部分，電線將巨大的電能輸送到各個(gè)變電站及千家萬(wàn)戶。輸電線路能否安全運(yùn)行，直接會(huì)影響到我國(guó)電網(wǎng)的穩(wěn)定性，并保證向用戶的輸送可靠的電力。輸電線路的安全運(yùn)行是電力系統(tǒng)的中心任務(wù)所在，并在電網(wǎng)中占據(jù)著舉足輕重的地位，是向各行各業(yè)的生產(chǎn)生活的基礎(chǔ)所在，同時(shí)也是廣大人民用電生活的需要。

3.2防雷處理是輸電線路的安全的重要課題

我國(guó)幅員遼闊，雷電活動(dòng)較為頻繁，而我國(guó)電力系統(tǒng)的事故和障礙中，雷電事故在其中占有著很大的比例，這些事故不但影響了電力系統(tǒng)的日常供電，而且增加了輸電線路及設(shè)備維修的工作量。如果電力系統(tǒng)的設(shè)備保護(hù)不夠完善，則會(huì)引起其設(shè)備絕緣的損壞，影響安全供電。如何減少輸電線路的雷害事故，較少電力損失，并保證生產(chǎn)和生活中的輸電線路的安全性，是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要課題之一。

4 輸電線路防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)

防雷設(shè)計(jì)一直作為輸電線路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要針對(duì)線路的實(shí)際情況，對(duì)線路雷電活動(dòng)頻率和強(qiáng)度進(jìn)行充分考慮，從而采取切實(shí)可行的防雷措施，有效的提高輸電線路防雷的水平。

4.1 合理選擇輸電線路路徑

雷擊多發(fā)區(qū)與地形、地質(zhì)及氣候狀況等具有密切的關(guān)系，這就需要在進(jìn)行輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)需要有效的避開(kāi)雷擊高發(fā)區(qū)，以下幾種類(lèi)型的地段在設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避開(kāi)。對(duì)于地下水位較高及含有導(dǎo)電性礦藏的地區(qū)、土質(zhì)電阻率低及土質(zhì)電阻率易發(fā)生驟變的地區(qū)、不同類(lèi)型地貌的地區(qū)及山坡斷層帶和交接地帶等、順風(fēng)的河谷地區(qū)及山區(qū)的風(fēng)口、周?chē)际巧角鸬臐駶?rùn)盆地、植被覆蓋及土質(zhì)較好的山丘頂部和向陽(yáng)面區(qū)域等，對(duì)于這些地區(qū)在進(jìn)行輸電線路路徑設(shè)計(jì)時(shí)盡量避開(kāi)。

4.2 搭設(shè)避雷線

在當(dāng)前輸電線路防雷措施中，避雷線使用頻率較高，其不僅具有較高的防雷效率，而且具有分流、耦合及屏蔽等作用。利用避雷線能夠有效的減少鐵塔的雷電流，降低塔頂?shù)碾娢?，從而有效的減輕雷擊所帶來(lái)的破壞性影響。利用耦合導(dǎo)線能夠有效的降低輸電線路中絕緣子電壓，而屏蔽作用能夠做某有效的對(duì)雷擊發(fā)生后產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓起到一定的削弱作用。對(duì)于避雷線的選擇，需要根據(jù)輸電線路的電壓等級(jí)來(lái)選擇適宜的避雷線，以此來(lái)有效的提高線路的避雷效果。同時(shí)每個(gè)鐵塔區(qū)的避雷線都需要進(jìn)行接地，而且兩個(gè)避雷線之間還需要設(shè)置一個(gè)間隙，以此來(lái)提高避雷線的保護(hù)能力。

4.3 安裝線路避雷器

避雷器作為在避雷線上設(shè)置的防雷設(shè)備，能夠有效的防止絕緣導(dǎo)線上出現(xiàn)過(guò)電壓。在雷擊發(fā)生時(shí)，一旦過(guò)電壓較大時(shí)，則避雷器會(huì)利用低阻搞通路來(lái)將雷電流泄入地面，使輸電線路電壓保持在安全的范圍內(nèi)。在安設(shè)避雷器時(shí)，可選擇如下類(lèi)型的鐵塔：環(huán)境惡劣的山區(qū)線路中的鐵塔、跨越大的鐵塔、水電站和升壓站等出口線路處接地電阻較大的鐵塔、出現(xiàn)過(guò)閃絡(luò)的鐵塔等。

4.4 架設(shè)耦合地線

在輸電線路防雷工作中，當(dāng)采用措施無(wú)法對(duì)接地電阻降低時(shí)，則需要進(jìn)行耦合地線的架設(shè)。通常情況下會(huì)在導(dǎo)線的周?chē)蚴菍?dǎo)線的下方來(lái)敷設(shè)一條底線，起到分流雷電流的重要作用，有效的對(duì)絕緣子串兩端的感應(yīng)程序進(jìn)行降低，從而起到減少反擊電壓間的分量，確保雷擊發(fā)生時(shí)電力系統(tǒng)跳閘率的有效降低。

4.5 降低鐵塔接地電阻

為了能夠有效的實(shí)現(xiàn)降壓的功能，需要對(duì)塔腳電阻和避雷線進(jìn)行合理匹配。對(duì)于40kV～65kV之間的輸電線路則不需要設(shè)置避雷線，這就需要采取有效的鐵塔接地措施，從而有效的降低鐵塔接地電阻。

（1）利用接地電阻降阻來(lái)對(duì)一些規(guī)模較小且集中的接地網(wǎng)進(jìn)行降阻。可以將降阻劑鋪設(shè)在接地極的四周，有效的增加接地面積，從而實(shí)現(xiàn)降低鐵塔與地面之間電阻的作用。采用降阻劑來(lái)降低接地電阻的方法具有較好的導(dǎo)電性，可以大范圍的推廣使用。

（2）爆破接地技術(shù)。這種技術(shù)主要是利用爆破所制造的破裂，然后利用壓力機(jī)的將電阻率較低的材料導(dǎo)入到裂縫中，有效的提高土壤的導(dǎo)電性能。

（3）由于電感效應(yīng)與水平接地體的長(zhǎng)度呈現(xiàn)正比的關(guān)系，因此可以通過(guò)加大水平接地體的長(zhǎng)度，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)鐵塔接地電阻的降低。

4.6 安裝自動(dòng)重合閘裝置

在雷擊發(fā)生時(shí)，電力系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)自我保護(hù)反應(yīng)，即發(fā)生自動(dòng)跳閘，通常情況下，自動(dòng)跳閘后，部分故障會(huì)自動(dòng)消除。因此需要在輸電線路上安裝自動(dòng)重合閘裝置，而且當(dāng)前自動(dòng)重合閘裝置在不同線路上成功率也較高，已成為當(dāng)前輸電線路上非常重要的防雷措施。自動(dòng)重合閘裝置對(duì)于不同等級(jí)的電壓線路也具有非常好的效果，因此在輸電線路防雷工作中，需要做好自動(dòng)重合閘裝置的安裝，確保雷擊發(fā)生時(shí)充分發(fā)揮自我保護(hù)作用。

5 結(jié)語(yǔ)

輸電線路必須具備一定的穩(wěn)定性，無(wú)論是在惡劣的雷擊天氣等環(huán)境，都要依靠線路本身供電能力的高效能力，保證發(fā)電廠和變電終端控制中心的安全運(yùn)行，減少一定程度的雷擊跳閘事件發(fā)生的機(jī)率，保證各個(gè)結(jié)構(gòu)的具體設(shè)備不受損壞，保證整體變電設(shè)備的使用壽命，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定供電目標(biāo)的全面實(shí)現(xiàn)，保證國(guó)家社會(huì)內(nèi)部的人民在具體的生活和生產(chǎn)活動(dòng)的電力需要，促進(jìn)各項(xiàng)事業(yè)的全面發(fā)展，保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的較大程度的實(shí)現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新，以及國(guó)家新形勢(shì)下的進(jìn)一步的發(fā)展要求，需要針對(duì)電力設(shè)備在防雷處理手段進(jìn)行全方位的改善和補(bǔ)充，確保進(jìn)一步提升線路的防雷水平和能力。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)山西省電力公司古縣供電公司）