输配电线路的防雷设计技术分析

输配电线路的防雷设计技术分析

刘亚威

呼和浩特供电公司 内蒙古呼和浩特市010010

摘要：电网建设作为国家的基础公共设施之一，在经济社会发展中具有重要作用，同时它也是关乎国民经济可持续发展的支柱性产业，而线路输送系统作为电力系统运行的重要组成部分，输配电线路的合理规划和设计对电网建设至关重要，被雷击中的输电线路会存在短时间电流快速增加的情况，超过线路原有的负荷范围，使线路出现短路、燃烧等问题，影响电能传输效果，短时间过强电流的出现会使线路连接设备电压升高，进而破坏设备性能，严重时还会产生爆炸，降低电力系统运行安全性。为此，在输电线路设计中，要加强防雷处理，维护输电线路安全运行。

关键词：输电线路；线路设计；防雷技术  

高压输电线路是电力系统的重要组成部分，由于其所经之处的环境恶劣，大多为旷野、丘陵、水域或高山等，线路长期暴露在自然界中，故极易受到外界的影响或破坏。目前雷击仍然是危及输电线路安全可靠运行的主要因素，雷电击中输电线路是小概率事件，雷击瞬时产生的高压与强电流影响、破坏甚至摧毁输电线路及相关电力设施，严重时会造成大范围停电，因此防雷保护成为输电线路设计中需要重点关注的问题。

一、输电线路设计中的防雷技术概述

1、雷电对输电线路的危害。雷电在自然界当中是一种十分普遍的现象，一旦出现了雷电现象，其产生的负面影响也是非常强的，雷电高发的季节是夏季，在我国的南方地区发生频率要比北方更高，雷电虽然放电的时间非常的短，但是其在短时间内放出的瞬时电流却是惊人的大，甚至可以达到几十万安培，在这样的情况下，如果击中了动物和人体，后果将不堪设想，甚至可以导致动物和人类的死亡。如果雷电击中的是建筑或者是一些设备，就会使得建筑和设备因为受到了高温高压而产生非常严重的损失，在这一过程中，所有的设备都可能会无法使用，建筑物内部被击中的物品也会完全丧失其使用功能。因为雷电在短时间之内会产生大量的电热场和电磁场，同时雷电本身的破坏力是不可估量的，在这样的情况下也就使得输电线路在运行的时候会受到非常大的损坏。当前我国电力调度细牙痛在运行的过程中使用的都是集成化电子设备，如果这些设备遇到了雷电的袭击，就会产生十分严重的脉冲反应，设备的导电能力将大大下降，敏感度比较高的电子元件会彻底损坏，这样也就使得继电保护和监控系统出现故障，从而给出错误的信号和指示，从而使得输电设备在这一过程中受到非常不利的影响，甚至彻底崩溃，无法正常的运行。

二、输电线路引发雷电的原因

1、杆塔因素影响。杆塔在被雷击后，产生的电荷会经过杆塔与大地形成一个单向回路，使杆塔出现击穿现象，影响输电线路的正常使用。输电线路杆塔会根据所在区域供电需求设置相应的高度，杆塔间存在相互影响，在雷击下产生不同反应。如杆塔电流与反击电流呈反比，杆塔电流增加，反击电流就会逐渐减弱，抵抗雷击的能力会减弱；导线闪烁大小会导致杆塔线路间出现不均衡分布，受雷击后局部荷载增大，造成烧毁现象；临近杆塔间的分流会抑制分流作用，增加局部电流频率。

2、雷电活动强烈。雷击活动多发生在山地或地形起伏较大的区域，是由于地区气流变动较为频繁引发的激烈运动，其带来的不良影响也是非常大的。而平原地区的剧烈雷击相对较少。另外，山区等复杂地形区内，山林植被、河流的覆盖率较大，很容易增加雷击侵扰频率，造成输电线线路破损或故障的发生，电力系统无法正常运转，供电质量不佳。且在植被繁多的地区，雷击后容易因为输电线路产生的电火花而出现火灾事故，损耗资源。

三、输电线路设计中线路防雷技术运用

1、输电线路的合理应用。雷电活动和产生存在较大的特殊性和必要性，因此，相关电力企业在进行线路设计和安装时，根本无法完全规避雷电风险。通常情况下，最常见的雷击区域主要有以下：第一，高层建筑顶端或是杆塔上面；第二，高山、丛林、湖泊、水库、水塘等水资源较为丰富的盆地区域；第三，地下水位较高或是地下水资源中含有大量的金属矿物质区域；第四，高山和平原的交界处；第五，植被生长旺盛的山丘顶部；第六，杆塔区域内土壤的电阻率较小或是本区域内出现岩石断层的地带。因此，设计者在进行输电线路设计时，就必须参考这些因素对防雷技术进行合理设计。

2、架空避雷线。现阶段，整个电力行业使用最为广泛的避雷装置就是避雷线，避雷线的使用可以很好地帮助电线实现分流、耦合和故障屏蔽[2]，输电线路遭受雷电袭击的概率就会大大降低，从而实现防雷设计要求。架空避雷线对于输电线路的保护而言是非常有利的，其设计与应用可以起到分流雷电流的作用，这样杆塔就会拉开地表和塔顶的电位差。同时，避雷线的耦合功能也可以对电线中的导线进行耦合，并对雷电导电因子进行屏蔽，从而有效地降低和分解电流和电压。

3、铁塔接地电阻的运用。在实际运用中，防雷保护装置的作用主要是通过分流来影响输电线路的接地电阻。通常最为常见的接电电阻方式有：一是针对输电线路架设面积小、线路铺设规模小的情况，如果接地网的接触面积集中，那工作人员就可以将降阻剂涂抹于接地电阻表面，起到降低接地电阻值大小的作用。该方法由于操作简单、使用效果良好，因此被广泛地运用到实际的防雷设计中。二是在第一种方式的基础上开展的一种防雷技术，首先它需要提前降低接地电阻的区域范围，并在该区域上采用一定的地面爆破，之后再利用压力机将电阻率较低的材质压入周边的裂缝中，从而起到降低周边土壤的导电作用。三是对水平接地电阻，水平接地电阻的长度和周边的环境之间的电感效益为正比关系，因此，设计者可以采用延长接地电阻水平长度来影响电阻值，经过长时间尝试，工作人员发现水平接地电阻长度增加，它的电阻率就会增大，通过增加水平接地电阻长度来降低雷电对输电线路的冲击系数，可以很好地对铁塔进行保护。

4、增加杆塔的绝缘性。首先，设计人员在进行杆塔设计时要根据杆塔顶部的尺寸进行针对性防雷设计，要在杆塔承受的范围内合理添加杆塔专项绝缘性装置，从而提升输电线路的防雷属性。但要注意的是，这种方式比较考验施工企业的专业能力和成本投入，同时还必须注重对安全距离的把控，其原理在于这种防护技术与雷电活动的频发性、地理高度有着密切的关系，因此在施工作业中的难度比较大，工作人员要非常谨慎地考量施工工艺和技术水平。另外，据电力设备相关规程规定，电力工作人员要在总高程超出40米的范围且具有避雷线装置的杆塔上进行绝缘装置安装，这样防雷电阻值才能满足设计与施工要求，因此，该技术对人员和环境都有着非常严格的要求。

总而言之，输电线路在电力系统中承载着电能分配与输送的重要使命，其运行的稳定与安全对保障整个电力系统运行的稳定与安全至关重要。因此，相关部门及工作人员应在明确认识防雷技术应用重要性的基础上，结合雷电故障形成原因，根据输电线路工程实际情况，对输电线路进行科学的设计，实现防雷技术在输电线路设计中的科学应用，从而降低雷电故障发生概率，减小雷电故障对电力系统运行质量的影响。

参考文献：

［1］丁博，赵铭.输电线路设计中线路防雷技术的运用研究［J］.中国高新区，2018（01）：149.

［2］田海遥.线路防雷技术在输电线路设计中的应用［J］. 科技资讯，2017，15（14）：22-23.

［3］仲海军，毛妹，王俪潼.输电线路设计中线路防雷技术的运用解析［J］.电子技术与软件工程，2018（05）：234.

［4］丁博，赵铭.输电线路设计中线路防雷技术的运用研究［J］.中国高新区，2018（1）：530.

［5］孙皓，徐宗升.输电线路设计中线路防雷技术的运用解析［J］.山东工业技术，2018（12）：176.