输电线路防雷电设计探讨

输电线路防雷电设计探讨

李攀

李攀

常州凌峰润源电力工程设计有限公司常州市213119

摘要：随着我国电力事业的发展，我国输电线路不断增多，但是输电设备遭雷击的情况也时有发生。特别是在一些地形比较复杂的山区，大部分的输电事故都是雷击跳闸造成的。这些事故的发生对输电线路的正常运行产生非常大的影响，所以在进行线路设计时要考虑到线路的避雷问题，要运用适当的防雷技术设备，这样能够保证输电线路的正常运行。

关键词：输电线路；防雷设计；

前言

随着我国国民经济的不断发展，我国点电力事业也在不断进步，但是随之而来的是越来越突出的电力生产安全问题。输电线路的正常运行受到许多因素的影响，比如外界环境和天气状况，这些因素都具有很大的不确定性，这样就会造成更大的损失。当夏季雷雨多发时，由于雷击事故而造成输电线路大面积瘫痪，从而影响到电网的正常运行，进一步会影响到当地居民的正常生活，影响社会的生产活动。所以电网施工单位在进行输电线路的架设时应该充分考虑到线路的防雷问题。

一、雷击事故导致输电线路故障的原因分析

在我国一些多雷雨地区，造成短路跳闸故障的原因多半是由于雷电打击而造成的，而雷电的破坏力又极大，输电线路会由于雷击产生一系列故障从而发生跳闸。跳闸会影响人们的正常生活和生产，所以要采取有效的方式去防止雷电打击输电线路。雷云中带有很多的电荷成分，多数时候会出现在数显线路上空，通过地面的共同作用，雷云就会导致相对强大的电场的形成。一旦雷云在输电线路杆塔上空经过，输电线路就会通过杆塔，电流以电流行波的形式放电，同时还会以电压行波的方式沿着导线散播。当绝缘子的闪络电压低于雷击电流的电压，架空输电线路就会出现绝缘闪络事故，进而就会形成工频电弧，输电线路的系统保护就会发挥作用，通过电压以及电流互感器等的信号，最终致使输电线路跳闸故障的发生。

所以防雷设计不仅可以满足用户的用电需求，更多的是保护了电力设施。在现在输电线路中，由于采用了更高的铁塔，输送了更高的电压，从而导致现在的输电线路更容易遭受雷击。国际电网会议上公布的数据显示，在长距离高压输电线路运行持续运行三年中，由于雷击造成的事故达到了总数的60%。因此要依据各地的受雷击情况制定相应的防雷措施，保障电网正常运行。

二、输电线防雷的工作重点

1、明确管理目标并及时消除雷击隐患

关于输电线路防雷措施的加强和改进，首先需要工作人员明确管理目标和重点保护区域。对线路比较复杂、雷击现象频繁或是人群比较集中的地方进行重点防雷措施的保护，安装防雷设备的前要对当地环境条件做以准确的分析。防雷措施的整改是一项系统的工程，各个环节的测定和维护都需要严格的把关，如地质土壤，要考虑到接地装置。

2、测试方式要规范

现在防雷措施的研究和改进已是电力行业积极讨论的重点问题，因此采用比较新型的防雷技术很必要。传统使用的电阻检测仪器和技术都比较落后，这方面的改造以及事故发生分析是测试方式改进的重要内容。组织人员在检测过程中积极采用新型的测试设备或仪器，准确、可靠测量出接地电阻在雷电能力脂肪中存在的不足。

3、采用针对性措施

许多地区雷击现象严重，发生事故频繁。因此，针对这些地区的防雷措施要对输电线路耐雷击强弱进行分析，如输电线路大跨越式、架空线路、输电线路之间的大档距或是大高差等问题。结合这些特点详细制定防雷技术措施，针对这些频发区域加强防雷设定的管理。

4、技术要求统一

对一些高土壤和大跨越式的输电线路的防雷保护，要加强技术手段应用。有的地区大跨越式杆高超过40米与接地电阻之间产生一定的矛盾，不利于防雷保护，因此要改进接地线的长度和接地线根数以及接地线延伸等方式，降低塔杆的接地电阻。

三、输电线路的防雷措施

1、设计方面

在进行输电线路的设计时，设计人员应该充分考虑到线路所在地区发生雷暴天气的几率，要降低线路的保护角度，避免雷击事故的发生。一般情况下位于山坡上的塔杆比较容易遭到雷电的袭击，尤其是在某些雷电活比较频繁的地区，由于塔杆的避雷线保护角过大，降低了线路的耐雷击水平，从而无法发挥出它应有的保护作用。除此之外，在进行线路的铺设时应该充分调查该地区的天气状况和地质环境，选择雷电发生率比较小的地区，要充分分析线路的雷害特点，全面了解避雷器的性能和保护效果，从而实现线路的避雷目的。

2、提高输电线路绝缘能力

一般情况下，输电线路的绝缘能力在一定程度上会影响到整个设备的耐抗雷能力。因此在进行设备的设计和研究时应该提高输电线路的绝缘能力，从而来降低输电线路遭受雷击的概率。在进行绝缘设计时首先应该把输电线路的绝缘强度控制在一定的范围之内。其次要选择自洁性能较高的绝缘子材料，这样能够提高输电线路的防雷能力。但是，在进行线路的实际施工时还应该充分考虑到施工地区的自然环境，根据当地的数据来选择合适的绝缘子材料，这样就能够真正实现抗雷的效果。第三，要扩大接地体的铺设范围，这样在一定程度上能够加大电流在地面上的泄放面积，在进行施工时可以在周围铺设等距离的铜质管道，在将这些铜管焊接起来，这样就能够增强输电线路的绝缘能力。

3、搭设避雷线

避雷线是当前使用最为广泛的防雷技术，具有防雷效率高、分流、耦合、屏蔽等作用。分流作用是指避雷线能够减少铁塔的雷电流，以使塔顶的电位降低，减轻雷击破坏程度；耦合作用是指通过耦合导线降低输电线路中绝缘子的电压；屏蔽作用是指直接降低雷击后产生的感应过电压。应当根据输电线路的电压级别选择避雷线，20kV的输电线路不需要装设避雷线，200kV以上的输电线路需要全程搭设避雷线，500kV的高压线应当搭设两个避雷线，以提高避雷线的屏蔽功能。为了提高避雷线的保护能力，应确保每个铁塔区的避雷线能够接地，并保证两个避雷线之间设置一个间隙。当前，我国在设计高压和超高压输电线路时通常搭设绝缘避雷线，以降低功率损耗。

4、架设耦合地线

增加耦合地线这种方法极其适用于山区的输电线路中，不少地方由于各种不同条件的限制无法降低接地电阻。在无法实现降低接地电阻的情况下，可在导线的周围或下方敷设一条底线，以使雷电流可以分流，降低绝缘子串两端的感应程度，减小反击电压间的分量。通过架设耦合地线，能够降低雷击时电力系统的跳闸率。

5、安装线路避雷器

避雷器作为一种新式的科技防雷用具，输电线路在遭受雷击的情况下，避雷器能过迅速根据雷击后增加的电压产生反应。当雷击产生的电压过大时，避雷器通过利用低阻抗的通路将雷电流泄于地面，以保证输电线路电压在安全的范围内。在安设避雷器时，可选择如下类型的铁塔：环境恶劣的山区线路中的铁塔、跨越大的铁塔、水电站和升压站等出口线路处接地电阻较大的铁塔、出现过闪络的铁塔等。

结束语

在输电线路设计中，不仅要通过观测雷电情况掌握雷电参数和规律，还要主动加强与气象部门的沟通，全面获取雷电资料，以便在输电线路设计中运用适当的防雷技术，根据不同的适用情形做好预防工作。积极的推广应用新技术、新设备、减少故障的发生、尽量做到零故障、零隐患，同时也要做到及时的防护，防患的措施，更好的为社会和经济的健康发展以及人们生产生活的正常有序进行提供相应的保障。

参考文献：

[1]温柳新，架空输电线路防雷与接地的设计[J].现代物业（上旬刊），2011，（08）

[2]严玲，浅议输电线路雷击故障及防雷措施[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2010，（08）

[3]李继华.浅论输电线路受雷击原因与防雷技术应用[J].广东科技，2010（24）.