高壓架空輸電線路防雷措施與應用

劉鵬飛

摘 要：高壓架空輸電線路由于周圍環(huán)境復雜，容易遭受雷擊，因此，對高壓輸電線路遭受雷擊的特點及原因進行總結，才能從根本上采取有效的防雷措施。

關鍵詞：高壓架空輸電線路；防雷；地線；電阻；避雷器

高壓架空輸電線路周圍的環(huán)境、地形非常復雜，如，高山、丘陵、曠野、林區(qū)等，尤其是線路較長且空曠區(qū)域內(nèi)的架空輸電線路，遭受雷擊的機率比較大，不僅造成大量的線路破壞，對供電的安全性、穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的影響。因此，在進行輸電線路的雷電故障分析時，必須重視技術性的研究，解決輸電線路防雷保護中出現(xiàn)的問題，優(yōu)化輸電線路防雷保護設計，尤其是要注意線路避雷線架設及接地電阻設計，選擇合理的線路路徑，對于線路中特殊的地段設置特殊的線路保護，并且根據(jù)地線架設的方式及接地電阻進行科學合理的改進，使輸電線路的防雷能力得以提高。

1 高壓架空輸電線路遭受雷擊的特點及原因

雷擊電流會對輸電線路運行的安全性、穩(wěn)定性帶來直接的影響，對輸電線路的危害主要分為以下幾方面：當雷擊電流通過線路導體時，由于電流過大會產(chǎn)生大量的熱量，如果超出輸電線路的承受范圍，就會造成輸電線路避雷線出現(xiàn)燒斷或斷股的現(xiàn)象，引發(fā)輸電線路的故障；當雷擊電流對地放電時，會使地面產(chǎn)生過電壓，對雷擊點附近的導線會產(chǎn)生一定的影響，造成輸電線路的絕緣子出現(xiàn)閃絡甚至擊穿的現(xiàn)象，引發(fā)輸電線路的運行故障。

高壓輸電線路發(fā)生雷擊問題是有一定規(guī)律的，一般在土壤電阻率較高的地方雷電活動較弱，不易發(fā)生雷擊問題；另外，高壓線路鋪設過程中，距離地面越遠遭受雷擊的幾率就越大，鋪設長度越長遭受雷擊的幾率也越大。高壓輸電線路遭受雷擊的實際原因一般有以下幾種：（1）線路中的絕緣材質性能達不到標準，可能是線路自身材質的絕緣強度不足或使用時間長導致絕緣性能降低。（2）避雷線的設置不恰當，在避雷線設置過程中未采用最合適的設計方案，導致了避雷線不能在保護范圍內(nèi)積極地保障高壓輸電線路的安全，甚至給高壓輸電線路帶來雷擊。（3）高壓輸電線路鋪設過程中避雷線的接地不良或者是避雷線和導線之間的距離過小，都會導致高壓輸電線路自身的防雷性能減弱，增加發(fā)生雷擊事故的幾率。（4）高壓輸電線路的防雷措施不到位，沒有實行有效的保護措施。

2 高壓架空輸電線路防雷保護措施

2.1 選取合理的輸電線路路徑。雷電活動是有其必須存在的原因，由此產(chǎn)生了雷擊區(qū)，因此高壓輸電線路在選擇路徑時要避開雷擊區(qū)，這樣就可以減少很多雷擊危害。常見的雷擊區(qū)有以下幾個方面：地下含有容易導電的礦物質的區(qū)域和地下水位比較高容易導電的區(qū)域；山坡與平原交界區(qū)域等地質面貌發(fā)生變化的區(qū)域；地區(qū)土質的電阻率會發(fā)生驟變，形成電阻率變低的區(qū)域，例如斷層帶；山區(qū)的多風地帶和山口的峽谷地帶等雷暴走廊區(qū)域；植被長勢良好的向陽區(qū)和山丘頂部；被樹林、湖泊、河流、水塘、水庫等包圍的盆地區(qū)域。

2.2 架空地線的合理設計。架空地線是輸電線路防雷最直接的措施，采用架空地線的方式，可以避免雷電直擊導線。當雷擊塔頂?shù)臅r候，因為電線具有分流的作用，所以可以有效減少流入桿塔的雷電流，進而降低塔頂點位。地線對導線還具有耦合作用，使塔頭絕緣上的電壓得以降低。此外，因地線對導線具有的屏蔽作用，可以使導線上的感應過電壓降低。

通過長期的對輸電線路受雷擊情況的觀察、分析、研究，可以得出這樣的結論，即在輸電線路導線下面或附近，可以加掛耦合線，因為耦合線的特性，可以在雷擊桿塔時對雷電進行分流和耦合，使桿塔絕緣上的電壓降低，進而使線路的防雷性能得到提高。雖然無法減少繞擊率，但雷擊跳閘率明顯減少。對于110kV、220kV及以上的輸電線路，都可以采用架空地線的方式進行防雷保護。

2.3 降低接地電阻。架空輸電線路的塔桿都存在一定的接地電阻，而接地電阻的高低直接影響雷擊電流導入大地的效率。如果輸電線路桿塔的接地電阻過大，在雷擊電流過大的情況下通過率會降低，而剩余的雷擊電流將會對輸電線路造成一定的損壞，甚至引發(fā)損毀斷路的故障。如果輸電線路桿塔的接地電阻較小，這樣雷擊電流的通過率也會提高，會在最短的時間內(nèi)將雷擊電流泄入到大地，從而避免了雷擊電流對輸電線路造成損壞。因此，降低架空輸電線路塔桿的接地電阻是提高輸電線路防雷的一項重要措施。降低輸電線路塔桿接地電阻主要有以下幾種形式：

2.3.1 改良輸電線路塔桿的接地土壤。接地土壤對接地電阻也有著一定的影響，對于一些桿塔接地土壤不好的，可以采取換土的措施來改良土壤，降低桿塔的接地電阻；采用外引接地方式，如果輸電線路桿塔附近存在池塘、河流等水域，可以將接地外引至這些水域中，并裝設水下接地網(wǎng)，從而起到降低桿塔接地電阻的目的。

2.3.2 增加接地極的數(shù)量和深度。接地極是輸電線路桿塔接地的主要泄流路徑，可以增加接地極的埋入深度以及埋入的數(shù)量，從而實現(xiàn)降低輸電線路桿塔接地電阻的目的。

2.3.3 采用降阻劑。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，化學藥物的研制更為廣泛，針對各行各業(yè)的化學藥物研制也都有著一定的突破，降阻劑是可以降低電阻的一種工具，可以在輸電線路桿塔下放接地極周圍施加降阻劑，從而起到降低電阻的作用。

2.4 安裝避雷器。隨著科技的不斷發(fā)展，絕緣外套線路金屬氧化物避雷器逐漸被研發(fā)出來，而線路避雷器防雷技術逐漸成為架空輸電線路的熱門防雷技術。當架空線路安裝上金屬氧化物避雷器后，受到雷擊時，會有一部分電流經(jīng)過架空地下進入相臨桿塔，同時還有一部分電流會經(jīng)過塔體進入地下，如果雷擊電流比較大，避雷器動作會加入分流，使得多數(shù)雷電流經(jīng)過避雷器進入導線，最后進入相臨桿塔。由于架空地線中分流的雷電流比避雷器分流的雷電流要小，發(fā)生雷擊時，金屬氧化物避雷器能在耦合作用下，提高導線的電位，這樣導線和塔頂之間的電位差會小于絕緣子串的閃絡電壓，絕緣子不會發(fā)生閃絡的現(xiàn)象，從而達到防雷的效果。

2.5 架設耦合地線。每基桿塔地網(wǎng)與相鄰地網(wǎng)由耦合地線連接，遭到雷擊時實質上起到一個連續(xù)伸長接地的作用。實質上也就提升了相鄰桿塔對雷擊電流的分流效率，通過導線地線問耦合系數(shù)的提升，達到降低接地電阻，保證供電安全的目標。在實際應用中，對于常常遭到雷擊的地區(qū)，避雷線配合耦合地線的架設可以有效提高防雷安全性40-50%。

3 結語

雷擊對輸電線路的損害極大，尤其是對架空輸電線路，由于處在裸露的高空處，引發(fā)的雷擊故障也較為頻繁。因此，需要依靠專業(yè)人員的不懈努力和探索，綜合采用多種防雷方法和措施，并考慮輸電線路經(jīng)過的地區(qū)的雷電的活動強度、頻率、地形、地貌等多方面因素，將雷電危害降至最低，保證輸電線路的安全運行。

參考文獻

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