线路防雷技术在输电线路设计中的应用李晋峰

线路防雷技术在输电线路设计中的应用李晋峰

李晋峰

（锡林郭勒盟电力勘察设计院有限公司内蒙古自治区026000）

摘要：输电线路是电力能源传输的媒介，它是电网安全运行与分配的重要组成部分，输电线路的稳定运行对于电力系统至关重要。如果输电线路的电压等级提高，对应的塔杆高度和线路尺寸逐步增加，使得输电线路越来越容易受到自然灾害的影响，尤其是雷击现象。因此如何防范雷击对输电线路的影响对于提高电力系统的稳定性具有重要意义。

关键词：防雷技术；输电线路；设计；运用

由于电力建设的需要，很多输电线路和输电设备都是露天安装，导致自然条件对其影响较大。由于地形、气候、经济、环境等因素的限制，给防雷技术的开发和应用带来了不利条件，但通过多年的不断探索和学习，我国在防雷技术上也取得了显著进展。

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.输电线路引发雷电的原因

2.1地形环境因素

我国地理环境比较复杂，许多输电线路都设置在山区地带，但是，由于山区地势起伏比较大、气流活动较为频繁等，经常会引起雷击活动，比如山谷内气压变化就会增大输电线路被雷击的概率。同时，在沿海地区，输电线路周边空气中的盐分含量相对比较高，这也会增加输电线路遭到雷击的概率。

2.2线路杆塔因素

雷击是土地和雷云中电荷互相感应而产生的。其中，线路杆塔起着建立雷云放电通道的作用，当雷云中过电压经过线路杆塔时，就会使输电线路被击穿，所以，如果线路杆塔设计不当，比如杆塔距离不均衡，就会导致线路间距差异较大，增大导线的闪烁程度，增加线路雷击危害发生的概率。杆塔设计不当还包括杆塔的高度不合理、杆塔对输电线路的分流能力较差等。

2.3土壤电阻率因素

不同的土壤成分会使土壤的电阻率存在差异，对雷击闪烁程度造成不同的影响。当前的输电线路设计大多都没有考虑到这一点，给输电线路的防雷击埋下了潜在隐患。

3.防雷技术原理

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。

4.线路防雷技术在输电线路设计中的应用

输电线路上易发和频发雷击的位置要进行重点的防雷技术设计，一般都与输电线路所处的位置地形地貌、该地的气象活动、雷电强度等有着密切的关系。

4.1在输电线路的线路布局中进行科学合理的规划

雷电发生的几率与强度和所处地区是有关联的，在输电线路的设计中必须对路径的布局做好规划，尽可能地避免经过雷击易发区，降低受雷击损害的风险。雷击易发区主要有以下几类：属于含有导电性物质的土质，如矿物资源较丰富的地区、水位较高的地区等；顺风口、山口地带；较为湿润的地势低洼区，如水库、湖泊地等；地表植被覆盖率高的山丘向阳地区或山顶地区等。在输电线路规划时要尽量避开上述地区，必须要经过的，要进行线路防雷技术的应用，为避免雷击做好安全防护工作。

4.2对线路防雷技术的接地装置进行优化

输电线路设计中应用的线路防雷技术中最关键的技术之一就是接地装置的应用。由于我国电力工程建设之初并没有广泛地应用该技术，所以在对老旧的输电线路进行维修改造的过程中优化接地装置是有必要和有意义的。通过加装接地装置能够有效地降低接地电阻率，会大幅提高输电线路的耐雷水平。需要注意的是在优化接地装置的过程中，要根据输电线路所在地区的气候以及地质、地势等条件对接地装置进行结构上的合理选取和埋藏深度上的合理设计，接地装置的连接方式也是可以变换选择的，包括距离较近的线杆水平接地极、传统的延伸地线以及新型的电磁感应接地装置等。

4.3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。

4.4在输电线路上安装避雷器

避雷器在一定程度上弥补了避雷线使用不足之处，在输电线路安装避雷器需要置一个固定值的雷电流值，雷电流值超过固定值，避雷器启动，避雷器和避雷线很好的配合达到分流雷击电流的目的，将电流导向地面。为了保证输电线路的电压不会出现问题。安装避雷器时，要选择最佳铁塔线路，合理利用现有资源。

结语：

输电线路是电力系统的重要组成部分，也是为社会公众传输电能的重要载体。由于我国多数地区的环境较为恶劣，如雷雨居多，加大裸露在外界的输电线路雷击几率，既威胁输电线路安全，又可能对电力企业造成不必要的经济损失影响。防雷技术在输电线路中的应用，能够提高输电线路的防雷效果，同时可提高电力系统的运行效率。因此，加强对线路防雷技术在输电线路设计中应用问题的研究具有必要性。

参考文献：

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[2]吴玺.线路防雷技术在输电线路设计中的运用［J］.西部广播电视，2014（18）：177，179.

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