配電工程的防雷設計研究

黃智健

（廣州市海珠區防雷設施檢測所　廣東　廣州　510260）

配電工程的防雷設計研究

黃智健

（廣州市海珠區防雷設施檢測所廣東廣州510260）

由于供電線路一般情況下都是分布在野外或者是曠野山區，另外加上其非常大的輸電量，因此這些因素都會導致輸電的中途過程中的存在著非常多的影響因素。所以說，采取有效的防雷工作對于輸配電線路的運電就顯得非常重要了，在運電過程中萬一遭到雷擊而會直接導致各種危險的發生，嚴重時會造成人畜的不必要傷亡。因此，要細心對輸配電線路的保護措施進行規劃，所以說對配電工程的防雷設計就顯得非常重要且值得討論。

配電工程；防雷；設計

1　引言

通過這些年來的發展，輸配電線路的防雷工程已經逐漸發展成為了一項重要的系統工程，要做好防雷工作應該要統籌考慮各方面多種會引起雷擊的因素，這樣才能有效的進行配電工程的防雷。這些年來，輸配電線路的防雷工程逐漸得到重視，而要想將防雷工作做好就必須在各方面統籌考慮各種產生雷擊的因素，以及防雷的措施以降低危害。發生雷擊現象是在輸配電線路當前供電過程中可能會經常碰到的問題，在野外的輸電過程中變化多端的天氣對其有著直接且較為嚴重的影響。各種自然變化是造成輸配電線路經常發生故障的主要影響因素。像這種發生的工程危害主要是以非人為因素為主要影響因素的情況，傳統的固定的解決措施是無法從根本上扭轉這一局面的。因此，要想將輸電線路的不良影響降低到最小，就必須要使雷擊現象的發生概率達到最小。所以，針對這種情況，我們必須得將造成雷擊現象的各個因素納入全面考慮當中，這樣才可能在最大程度上降低因雷擊而產生的諸多有害影響。要做好輸配電線路上的防雷設計方案，首先要將防雷工作做好。

2　配電線路受雷擊閃絡的原理和雷擊的危害

2.1配電線路受雷擊閃絡的原理

配電線路受雷擊閃絡，即塔頂的電位會在線路桿塔受到雷擊時迅速拉高，這時已被拉高的電位與線路感應電位的電位差如果超過了絕緣子50%的放電電壓時就會發生閃絡。影響一個桿塔的耐雷擊水平高低主要有三個方面的因素：①雷擊電流的大小。雷擊電流的大小與發生閃絡的難易度成正比；②絕緣子的放電電壓的大小。絕緣子放電電壓越大越不容易發生閃絡；③桿塔的接地電阻。桿塔接地電阻越小越不容易發生閃絡。知道了配電線路受雷擊閃絡的原理及這些影響因素，就可以從提高桿塔耐雷水平這方面考慮，以提高配電線路防雷水平。

2.2雷擊的危害

雷電是一種自然現象，當云層中、云層間或者云與大地之間的電位差達到了一定程度就會發生猛烈的放電現象，并伴隨著巨大的響聲，簡單來說也就是大氣中的放電現象。當建筑物或者人體等被雷擊中時，雷電高達幾萬安培的電流會產生巨大的熱量以及電磁效應，它帶來的危害是毀滅性的，如果沒有很好的防雷保護措施，會造成建筑物的猛烈燃燒、設備直接損毀、人體灼傷等。在這里特別要強調的就是配電線路，雷電對配電線路會產生致命的打擊。在實際工程建設中，如果做出妥善的防雷措施，如果相關人員沒有對過去在電力運輸工程中發生的諸多事故有一個清楚的了解，就不能明確精準的把握輸電線路在防雷設計中的設計方向，導致雷擊現象發生在輸電線路上，其在過電壓的作用下受到劇烈的影響，再加上輸電線路放過電的完全絕緣部分也有可能發生短路現象，最終造成電路緊急裝置斷電跳閘。這種事故會嚴重的影響到社會上工程項目的進展和日常生活中的生產消費甚至不必要的人員傷亡。在實際環境下，如果線路遭受到雷擊，就會導致由于高溫而引燃樹木從而造成野外的失火、毀壞高層的建筑物造成人員傷亡及不必要的經濟損失等。

3　配電工程的主要防雷技術分析及應用

3.1器械及時感應雷過電壓技術

據研究表明，雷雨天氣下，雷云中所含有的負電荷受到地面附近輸電線路的電壓影響會凝聚在一起，如果在輸電導線的末端產生大量的正電荷的情況下，云層帶走大量負電荷，帶走大量負電荷的云層在與輸配電線產生靜電的聚集處放電，就會使導線在極短時間內釋放大量的電荷，并以波的形式向輸電線路的兩側快速移動，因此產生感應電過壓，會給配電線路帶來毀壞性的打擊。因此可以利用器械及時感應雷過電壓，以及時做預防。

3.2避雷針以及避雷器

避雷針和避雷器是我們大家最常見的防雷設備。避雷針的避雷原理就是使雷云電場畸變，誘發雷閃對其放電，通過轉移對象來達到保護線路的作用。但是避雷針的保護范圍是類似于圓錐體形狀的空間區域，其保護范圍與其高度成正比，在實際運用中，保護范圍十分有限。所以在實際工程應用中往往為了擴大避雷針保護范圍，而采用多支避雷針聯合保護的防雷電方法，使雷擊事故發生的概率達到最小。對重要配電設備線路的保護方面也廣泛用到避雷針，但傳統的避雷針存在一些弊端，如會引發下行雷放電，反而影響周邊保護設備，但如果采用現代的可控避雷針，它相較于傳統的避雷針發揮的作用優勢在于引發雷電流小的上行雷對其發生雷閃，這樣就能避開雷電流大的下行雷閃，從而更好發揮防雷保護的作用。避雷器，即為了防止雷電波沿線路侵入變電站或其它建筑物危害電氣設備絕緣的一種防雷裝置。避雷器和避雷針之間還是存在很大不同的，避雷器的導線連接方式一般是并聯，它的工作原理是如果線路受到雷擊或者因雷擊而產生感應電，當其電位差超過避雷器耐受電壓時，避雷器就會將產生的雷電流引導至大地，從而保護線路不會因雷擊而造成斷裂。避雷器還有不同的種類，可分有間隙和無間隙避雷器，有間隙避雷器的“間隙”，是為了在受到雷擊時可擊穿間隙使雷電流分流，而無間隙避雷器是利用受到雷擊后的金屬氧化物電阻會下降原理，從而起到分流作用。對于這兩種用于線路防雷的避雷器，都有自己的優勢，需結合具體實際運用。目前還產生以上兩種的改進型避雷裝置，即帶環裝間隙金屬氧化物避雷器和外串間隙線路型避雷器，在中國的話外串間隙線路型避雷器在線路防雷上運用較多。對于避雷器的安裝也是需要注意的，在安裝時輸電線路上的塔桿也需要進行相應的改造，所以工作人員一定要在工程開始實施之前做好準備工作，有選擇地進行測試安裝，并且盡量選擇有代表性的輸電路段。還有一點需要注意的是避雷針、避雷器這些防雷設備長期暴露在室外，易發生腐蝕老化，因此平時需對其做適當的防腐蝕措施，以延長其使用壽命。

3.3輸電線路的絕緣管理

在工程中絕緣管理措施是非常重要的一個手段。輸電線路的遍布面非常廣，在野外地區，對于地形復雜或者地域特點多變的個別地段就需要采用大跨越高桿塔，高桿塔可增大導線與大地的距離，以此增加桿塔落雷的概率。桿塔越往頂端，電位越高，使其感應過電壓大，其受到雷電間接擊傷的概率也就比較大。在這種情況下就可以通過在高桿塔的頂部增加絕緣子的串片數，使絕緣子在頂部發揮作用，以達到降低線路的斷電跳閘率的目的。這里還需要強調的一點就是，絕緣子串在受到雷電沖擊后產生的瞬間電壓主要取決于絕緣子串的長度，而和絕緣子的型式沒有緊密聯系，但是在實際的線路設計過程中還是通過根據實際使用的絕緣子型號來檢驗線路的耐雷水平，而不是按雷電過電壓的要求來選擇絕緣子串的絕緣子強度，但即使是這樣，還應具體問題具體分析，根據實際情況而定。

3.4電力系統防雷的維護檢修

輸電線路在進行長期的輸電工作中難免會發生電路老化等現象，如果不定時及時做好供電電路的檢修工作，就會很容易出現因電路老化造成事故的發生。由于輸電線路分布范圍廣、數量多、且大多遍布在極易受雷擊的山區野外等惡劣環境下，而且將已發生的事故情況匯總分析得出經常發生雷擊輸配電大部分的原因就是線路的永久老化而不能進行正常的工作生產，最終導致一系列事故的發生，所以可以看出線路的維護檢修是防雷工作的重點，我們不僅要投身于生產的研究，還應該多注意要及時對工程用材進行維護檢修。要不斷加強對輸電線路的檢修和管理，從對雷擊造成重大事故的預防和降低雷擊斷電事故概率出發，對經常對遭受雷擊的輸電路段進行分析和總結，不斷加強輸電線路自身絕緣技術并對配電工程項目進行安全設計規劃，以保證配電工程的輸電線路設計的有效性。

4　結語

電力對國民經濟發展起著非常重要的作用，電力的可靠供應是國民經濟發展的有力保障。

對配電工程中的防雷技術有著清楚的認識，對防雷措施的合理應用可以有效的防止輸電線路遭雷擊事故，降低因雷擊造成的危害和損失，可有效提升電力系統可靠性。但是就目前而言，盡管避雷針、避雷器等避雷設備防雷效果較好，但是由于成本以及維護等問題不可能大范圍使用，因此還需要不斷探索，研究出更加先進完善的防雷技術，應對輸電工程在各種環境下的環境下的安全運作。雷擊是不可避免的，但是如果認真學習，能清晰的認識雷擊產生的條件，并且在工作中積極深入研究設計出科學有效的輸配電線路防雷設計方案，雷擊現象帶來的傷害就一定會逐漸減少。防雷作為電力企業長期必須面對的一個問題，需要時刻努力去改善和提高防雷效果。

[1]張巖，張奇.淺談輸配電線路的防雷設計技術[J].黑龍江科技信息，2014（30）.

[2]謝錦文.淺析配電線路防雷技術[J].電子制作，2015（07）.

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2015-5-19