线路防雷技术在输电线路设计中的应用陈静

线路防雷技术在输电线路设计中的应用陈静

陈静

国网太原供电公司输电运检室山西太原030001

摘要：目前，我国电力行业的飞速发展，在我国经济发展中占有重要地位，同时输电线路的安装量也随之增多。大多数输电线路在安装完成后会出现一些事故，进而造成严重的损失。雷击属于输电线路事故中最典型的一种，尤其是对高压输电线路来讲，受到雷击的概率要比普通的输电线路高，而且实施防雷措施也比较困难。本文首先分析了雷电的危害，并阐述了线路防雷技术在输电线路设计中应用。

关键词：防雷技术；输电线路；设计；应用

近年来，随着我国经济的快速发展，社会各界对电力的需求也在不断增加，这促进了输电线路规模的扩大。然而，在建设电力系统的过程中，很多输电线路都是露天安装的，它们很容易受到自然环境的影响。其中，雷电危害就是重要的一种，它会严重威胁输电线路的运行安全。因此，在设计输电线路时，应用防雷技术有十分重要的现实意义。

1、雷电的危害

雷电的发生一般主要集中在春季和夏季，但随着不同地理环境的影响，也不尽相同，雷电对电力系统的危害主要表现在两个方面：（1）雷电的产生会附带较大的电流，这些强电流会加载到电线或输电设备上，造成炸毁、燃烧、融化等危害，且强电流具有很大的电动力，对电力设备产生不同程度的损伤，该类程度的伤害无法通过电力自动系统的修复能力进行恢复，要通过更换装置，甚至线路来完成，给电力的维修上带来了不便，对电网造成了不可估量的经济损失和安全隐患，也给居民的日常生活和工业生产带来了不便；（2）雷电在通过输电线时会加大电线的负荷，产生过高的过电压，超过了电力设备的承受能力和绝缘水平，造成继电器保护跳闸，运行电路被切断，给人身安全和基础电力设备产生了威胁，给经济带来了巨大的损失。运行中的电线较易受到雷击，能有效地防雷，从而大大减少雷击事故的发生，对减少经济损失和提高电网正常有序运行有着重要的意义。

2、防雷技术原理介绍

为了给输电线路选择合适的防雷技术，需要对雷电的放电原理和防雷技术原理进行详细分析和研究。人们生活在充满水蒸气的大气环境中，当大气和上升气流相遇时会导致大气中的小水珠被各种电荷包围，之后在气流的带动下形成了上表面带正电荷、中间正电荷和负电荷交织存在、下表面带负电荷的云层，此种云层又叫雷云。雷云向地面的放电过程包括先导放电阶段和主放电阶段，先导通电阶段因为某处的电荷出现积累过多的情况，导致空气中一部分介质的绝缘性质发生了变化，形成了导电通道，导电通道的形成过程就是先导放电，此时雷云与大地的电压会达到10mV。当游离的异性电荷开始运动时主放电阶段便开始，主放电阶段的时间相对较短，但是此阶段的电流达到了200多千安，有非常大的破坏性，之后电流波和电压波通过放电通道进行入雷击点。当气体介质在电场的作用下导致电解质中一些带电的质点的数量和移动的速度达到最大值时，电介质就会失去绝缘性，上述内容即放电原理。通过上述原理可以对雷电的放电系数进行研究，得到地面落雷密度值和雷电流幅值，通过对上述数据进行相应的推导得出输电线路和避雷线的耦合系数、输电线路的耐雷水平计算公式、雷击跳闸计算公式等，将计算所得值进行防雷设计计算。

3、输电线路设计中防雷技术的应用

输电线路防雷设计中，相关人员应采取科学合理的防雷策略。在此过程中，有必要对输电线路施工区域的土质、电阻、地形、地域、线路等因素加以充分考虑，以合理设计输电线路。线路防雷技术的主要防雷原理是：采用避雷器装置，实现其余串联空气间隙结构的有机组合，其中避雷器不承担电力系统运行产生的电压。避雷器处于长期使用中，容易产生老化问题，但即便避雷器出现故障，不会对线路运行产生影响。由于输电线路长期裸露于外界，极易遭受雷击的不良影响，对电力系统运行产生不良影响，因而线路防雷技术应用于输电线路设计中具有重要意义。

3.1选择合理的输电线路

经过多年对雷击现象的研究，我们发现雷击现象主要是受到环境因素、地理因素、气候因素的影响。在一些高山、倾斜的山坡、山谷地区本身就非常发生雷击的现象，所以输电线路在选择时要尽可能的避开这些区域，这样才能减少雷击事故发生的概率。同时经过调查研究显示，在土壤电阻率比较低或是土壤电阻率发生突变的地点也非常容易发生雷击现象，相似的还有地下水位比较高的地区和地下矿物质含量丰富的地区。总而言之，由于地区环境差异而产生易发生雷击事故的现象，可以通过选择合理的输电线路来避免。

3.2科学合理设置避雷装置

线路防雷技术在输电线路设计中的应用，有必要应用避雷器，从性能、经济成本等视角着手，都能满足电力企业输电线路防雷的需要。目前，应用最广泛的避雷器当属金属氧化物避雷器，不仅能够对线路杆塔加以有效保护，以削减雷击对输电线路的不良影响，而且能够避免输电线路遭受过强雷击的损害影响。近年来，我国电力企业对避雷器的应用中，能够使避雷器得到有效保护，同时有助于提高输电线路的抗雷水平。但是，电力企业在应用避雷器时，有必要对雷电的强度、雷电对线路损害程度、影响范围等因素的考虑，在确保雷击位置的基础上，保证周围输电线路的安全性，以提高电力企业输电线路的安全性能。

3.3改进接地电阻

接地电阻能够有效降低雷电对输电线路产生的过电压，提高输电线路的防雷击能力，具体改进措施主要有以下4点：①增加或延长接地射线。这种方法主要是针对老旧输电线路接地材料老化和新建、改造输电线路接地电阻降低等情况的。②采用垂直接地体的方法。这个法是在接地装置射线上添加多个垂直接地体，其材料多为角钢，长度控制在0.6m左右，彼此间的距离3m为宜，并与接电线焊接在一起。③采取集中接地的方式。这种方法是将杆塔的接地集中在一处，利用垂直接地体，按照2～3m的间距将其布设在杆塔基础外围，然后用圆钢将杆塔接地引下线与这些垂直接地体连接成一个整体。④替换土壤。利用低电阻率的土壤替换高电阻的土壤，然后再接地，有效地降低接地电阻是一种最直接的方法。

3.4自动合闸系统的应用

自动合闸技术在线路防雷技术中的有效应用，主要采用自动合闸系统，可以最大限度地减少雷击损失，为电力企业的健康持续发展创造良好的条件。输电线路设计中，应用自动合闸系统，加强线路保护的安全性。在雷电过程中，实现设定的合闸系统，线路可以自动关闭保护，以避免雷电对线路位置的有害影响。随着我国防雷技术的飞速发展，自动合闸技术的防雷效果逐渐增强，可以充分发挥输电线路的保护作用。因此，有必要加强防雷技术在自动合闸系统中的应用研究，以促进输电线路安全设计的进一步发展。

3.5科学、合理地设计杆塔

针对杆塔对输电线路雷击影响的因素，在设计杆塔时，要注意以下4点：①加大塔身的电感程度和电流，有效降低反击的电路和电压；②合理分布杆塔位置，保证杆塔间距的均衡性，有效控制导线闪烁程度；③在架设相邻的杆塔时，要避免发生分流问题，保证各自分流作用的独立性，提高对输电线路电流的分流能力；④提高杆塔的绝缘水平，合理增加绝缘子片的数量，进而提高输电线路的耐雷水平。

4、结语

输电线路的设计在整个国家电网的结构中占据非常重要的位置,因此,在进行线路铺设时一定要整体考虑各种细节问题,在铺设输电线路时一定要结合当地的地理环境,科学合理地运用领先的防雷技术,确保合理、科学、有效的输电线路设计。

参考文献

[1]李立国.浅谈风电场10kV集电线路防雷保护[J].现代国企研究,2015(20)：184.

[2]张金华.浅析加强输电线路电网建设技术的措施[J].城市电网,2013(1).