输电线路的防雷设计与运维分析王桂林

输电线路的防雷设计与运维分析王桂林

王桂林

（国网天津市电力公司宝坻供电分公司301800）

摘要：雷电是影响输电线路安全的重要因素，在输电线路的设计中，需要结合实际、因地制宜，使用并且改进各种各样的防雷技术措施，不断提高输电线路的防雷抗雷能力，规避雷电事故的发生，确保输电线路安全稳定的运行。基于此，本文介绍了线路雷击过电压种类，并探讨了输电线路防雷接地措施及其维护管理方法。

关键词：输电线路；防雷接地措施；维护方法

1线路雷击过电压种类

1.1雷电感应过电压

雷击于输电线路附近的地面时，可在导线上感应产生过电压，称为雷电感应过电压。感应过电压只会危害电压等级较低（如35kV及以下）的输电线路。感应过电压的出现极为普遍，只要雷击线路附近的地面时，便会在架空线路的三相导线上出现感应过电压。此时的感应过电压的幅值一般不会超过300~400kV，因此不会引起导线闪络。

1.2直击雷过电压

就是雷电直接击中线路引起直击雷过电压。直击雷过电压要比感应过电压的幅值大得多，因此对于线路防雷来说，主要是防直击雷。直击雷过电压又可分为反击雷过电压和绕击雷过电压两种：

（1）反击雷过电压。雷击于输电线路的杆塔或避雷线时，在杆塔的塔顶和横担上形成很高的电位，相应地在线路绝缘子串两端（即导线和横担之间）产生较高的电位差，造成雷击的线路跳闸故障。

（2）绕击雷过电压。当雷电绕过避雷线，即避雷线保护失效，直接击在导线上，由此造成的雷击线路跳闸故障。

2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。

3输电线路的防雷设计

3.1架设避雷线

这是超高压线路防雷的基本措施，其主要作用是防止雷直击导线，产生危及绝缘的过电压。装设避雷线后，雷电流即沿避雷线经接地引下线进入大地，从而可保证线路的安全供电。根据接地引下线接地电阻的大小，在杆塔顶部造成不同的电位；同时雷电波在避雷线中传波时，又会与线路导线耦合而感应出一个行波，但这行波及杆顶电位作用到线路绝缘的过电压幅值都比雷电波直击档中导线时产生的过电压幅值小得多。110kV及以上电压等级的线路一般都应全线架设避雷线。避雷线的保护角大多取20~30°。500kV及以上的超高压、特高压线路都架设双避雷线，保护角在15°及以下。

3.2改善接地电阻

当合理匹配接地地阻和避雷线可有效地实现降低过电压的功能，常规设计采取的延长或增加接地射线的方式降低杆塔接地电阻，对于土质不良的地区效果有限。目前应用在实际中的降低输电线电路接地电阻的方法有：（1）延长或增加接地射线，针对接地材料腐蚀的老旧线路，往往采取增加接地线的方式，是新建和改造线路中常用的降阻方法；（2）垂直接地体法，该方法是在接地装置的射线上，每隔3m增设长度0.6m左右的垂直接地体，一般用角钢，并与接地线进行焊接；（3）集中接地法，是指在杆塔的基础外挖一圈直径为10～20m、深为60cm的沟，在沟内每隔2～3m打一根垂直接地体，用圆钢将所有垂直接地体相连再与杆塔的接地引下线相连；（4）换土法，对低处土壤电阻率较高的杆塔或石头山，采用换土的方式来降低土壤的电阻，即在杆塔附近周围挖出原有土壤，并回填一层电阻率低的土壤，再进行接地设置。

3.3线路避雷器

线路避雷器的主要作用是雷击线路时，当雷电流达到一定幅值，避雷器就会动作，大部分雷电流从避雷器流入导线，传播到相邻杆塔。这种分流的耦合作用使导线电位提高，避免绝缘子发生雷击闪络。而在正常的情况下，避雷器恢复到正常的工作状态，从而提高系统的可靠性。线路避雷器主要应用于位于山区、海边等空旷易击点杆塔。在雷击跳闸比较频繁的易击点安装线路型避雷器，降低雷电易击点雷击跳闸次数的效果比较明显，有效降低线路故障巡视及维修工作量。线路避雷器安装时应注意：（1）选择多雷区且易遭雷击的输电线路杆塔，最好在两侧相临杆塔上同时安装；（2）垂直排列的线路可只装上下2相；（3）安装时尽量不使避雷器受力，并注意保持足够的安全距离；（4）避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不小于25mm2，尽量减小接地电阻的影响。投运后进行必要的维护：（1）结合停电定期测量绝缘电阻，历年结果不应明显变化；（2）检查并记录计数器的动作情况；（3）对其紧固件进行拧紧，防止松动；（4）5a拆回，进行1次直流1mA及75％参考电压下泄漏电流测量。安装线路避雷器防止线路雷害故障有较好的效果。

4输电线路运维管理

（1）实时管理、定期检修。实时管理指的是完成对设备的及时检修。一般我们需要对输电线路进行24小时的实时管理及维护，有利于随时发现故障，预防雷击产生的跳闸现象，持续提高防雷技术，提升管理效率。在防雷过程里，提升设备的抗雷击性能，降低线路跳闸是最基本的任务。输电线路的防雷接地要获得良好的效果，就要对输电线路实施定期检查工作，以使防雷接地中所存在的问题能够及时发现，以及时采取技术解决措施。特别是在雷电天气时，更要对输电线路做好维护工作，必要的时候还要进行全面的检修，以避免雷电天气导致数显线路遭到袭击。

（2）状态检修、提高意识。检修属于发现线路是否被雷击的主要方法，防雷接地设施的电能损耗较大，会对传输效率造成加大的影响，也对成本控制十分不利。对于维护过程里一定要对设备里的线路、变压器、绝缘设施等进行维护。令防雷接地设施可以疏通运转，保障输电线路的畅通。提高工作人员的防雷意识和技术水平，有针对性的进行防雷改造，可以采用新的防雷设备，提高输电线路的分流能力等技术手段不断改进防雷技术。通过积累实际经验，对线路综合考察，分析雷击引起故障的形式，不断改进处理故障的技巧，避免产生不必要的麻烦。及时做好防雷总结，尽可能的做好预防和避免雷击。

（3）防雷处理。通过防范雷击的方式降低跳闸现象。输电线路防雷接地的目的在于防止雷击。这也是对工作人员提出的新的标准，需要其对线路进行综合考量，对产生雷击故障的方式进行分析，熟悉雷击跳闸的解决技巧。而且以环境特征为前提，掌握其雷击的严重位置，安置必备的避雷线设施。将周围的有害因素去除，以免产生断电现象。进而降低雷击对输电线路所形成的损坏，提升设施的性能。

5结束语

随着科技的不断发展，在生产及生活方面的用电量大大增加，在电力输送过程里，要重视输电线路的防雷接地技术，使输电线路的防雷接地设计发挥其应有的效果，要提高意识、实时管理、定期检修，还要做好维护工作，从而才能提升电网供电的可靠性。

参考文献：

[1]110kV输电线路综合防雷技术与接地电阻的设计[J].李明光.经营管理者.2016（13）

[2]输电线路综合防雷管理及其应用[J].顾乐晋.低碳世界.2017（25）

[3]解析线路防雷技术在输电线路设计中应用[J].朱俊宇.低碳世界.2017（12）