架空輸電線路防雷與接地的設計

楊 科

（國網四川省電力公司樂山供電公司，四川 樂山 614000）

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架空輸電線路防雷與接地的設計

楊 科

（國網四川省電力公司樂山供電公司，四川 樂山 614000）

摘 要：電力系統的輸電線路中，架空輸電線路所發揮的作用是不融合式的。架空輸電線路處于安全可靠的運行狀態，可以確保電力系統的運行穩定。但是，架空輸電線路處于室外環境，會受到氣候環境的影響，特別是雷雨天氣，很容易遭到雷擊而出現跳閘事故。因此，需要根據架空輸電線路的運行需要制定預防雷擊的措施并進行接地設計，以提高架空輸電線路的運行質量。本文針對架空輸電線路防雷與接地的設計進行探究。

關鍵詞：架空輸電線路；防雷措施；接地設計

中國電力科技水平的提高，使得輸電線路實現了長距離電力傳輸，而且還可以使線路處于高壓環境中安全運行。目前，在中國的電網架構中，架空輸電線路已經成為確保電網有效運行的輸電方式。但是，架空輸電線路雖然具有工期短的特點，但是長期處于室外環境中很容易在雷電天氣遭到雷擊而影響輸電線路的穩定運行。特別是等級相對較高的架空輸電線路，承受著高壓電，如果遭到雷擊就會導致跳閘事故發生而造成極大的危害。為了避免架空輸電線路因此而造成嚴重后果，就需要做好防雷工作并進行接地設計，以確保架空輸電線路安全運行。

一、架空輸電線路中做好防雷與接地工作的必要性

架空輸電線路在構成上包括桿塔、導線、架空地線、接地裝置和絕緣子串等等。將輸電線路在桿塔上固定好，所使用的就是絕緣體，而絕緣體是架空輸電線路中保證電能傳輸質量的主要設備。由于架空輸電線路在露天環境中運行，很容易受到環境的影響。特別是在雷電天氣的時候，如果沒有采取有效的防雷擊措施，就會導致輸電線路產生跳閘故障而影響輸電線路，給電能傳輸造成干擾。根據有關統計數據顯示，架空輸電線路運行中，由于雷擊而導致的跳閘故障在總體的跳閘故障中占有2/3的比例。鑒于目前架空輸電線路普遍應用，要提高架空輸電線路的電能傳輸質量，就需要做好預防雷擊的措施，以降低輸電線路的跳閘率。

在防雷系統中，接地設計是不可或缺的。架空輸電線路要具有良好的預防雷擊的能力，就要進行必要的接地設計以更好地發揮防雷作用。在架空輸電線路的接地設計中，桿塔接地裝置是重要的部分，可以發揮雷電導流的作用，使雷電以桿塔為導體流入到地面，使得桿塔上的絕緣設備得到保護而避免跳閘事故發生。所以，架空輸電線路中，做好防雷與接地工作是非常必要的，可以確保架空輸電線路提高防雷能力，保證輸電線路正常運行。

二、架空輸電線路遭到雷擊而跳閘的原因

在雷電天氣，架空輸電線路遭到雷擊而產生跳閘的因素有很多，其中輸電線路遭遇雷擊而導致跳閘事故的主要原因為自然因素、設計因素和施工因素3種。當架空輸電線路被雷擊而產生跳閘，或者是雷電直接擊中了桿塔，甚至是擊中了輸電線路，導致輸電線路產生超高幾百萬之上千萬的超高電壓，使得輸電線路的電阻增加而引起跳閘故障，嚴重影響了輸電線路的穩定運行。如果雷電沒有直接擊中桿塔或者輸電線路，而是在其附近產生并導致輸電線路周圍的空氣中形成了電磁感應，就會因電磁感應的存在而導致輸電線路被干擾而使得輸電線路產生跳閘。

在架空輸電線路產生跳閘的原因中，由于自然因素所導致的輸電線路跳閘故障的發生率是很高的。架空輸電線路處于室外，不可避免地會受到所在區域的自然環境的影響。特別是架空輸電線路很長，沿線的環境條件會存在明顯差異。在設置架空輸電線路的時候，如果沒有對當地的自然環境以充分考慮并采取必要的防御措施，就會對輸電線路運行過程中的安全穩定性造成影響。

在架空輸電線路產生跳閘的原因中，設計因素和施工因素都屬于是人為因素。由于設計因素而導致的架空輸電線路產生跳閘，是電力設計單位在進行架空輸電線路設計之前，沒有進行現成施工現場勘查，或者勘查不到位，使得設計中沒有考慮到施工現場的細節問題，所設計的輸電線路難以滿足使用需求，從而當架空輸電線路投入運行，就會出現各種問題，其中，輸電線路遭到雷擊的事故是較為常見的；由于施工因素而導致的架空輸電線路產生跳閘，使架空輸電線路進入到施工環節，就要嚴格按照設計圖紙進行施工，施工的過程中還要根據施工現場實際對施工技術和施工內容做出調整，但是，當輸電電路的施工展開后，就會存在施工人員不按照規范操作的問題。特別是在接地裝置的施工中，如果沒有嚴格按照要求填土，由于這些施工細節不到位而導致架空輸電線路在設置上存在各種問題。當架空輸電線路投入運行而遭遇雷電天氣的后，就會產生雷擊故障。

三、架空輸電線路預防雷擊的有效措施

（一）架空輸電線路上安裝自動重合閘裝置

自動重合閘裝置可以在輸電線路發生故障時立即跳閘，以對輸電線路實施保護，這也是架空輸電線路運行的過程中防止輸電線路遭到雷擊的有效措施。當自動重合閘裝置安裝完畢后，一旦雷電到擊桿塔或者輸電線路，就會產生輸電線路跳閘。自動重合閘裝置可以使輸電線路跳閘后的瞬間自動重合，使得塔桿上所安裝的絕緣裝置的絕緣性能得到恢復。所以，自動重合閘的安裝可以將跳閘的實踐縮短，以將輸電線路由于雷擊而導致的故障消除，確保輸電線路安全供電。

（二）架空輸電線路上架設避雷線

架空輸電線路上架設避雷線是最為有效的預防輸電線路遭到雷擊的措施，也是較為常用的方法。避雷線具有良好的導流效果，可以使流經桿塔或者輸電線路上的電流降低，避免雷電直接擊到塔桿或者導線上面。通常情況下，在避雷線的選擇上，線路處于高壓運行狀態，避雷線的壁壘效果就會更好，而且成本也相當較低。按照相關規定，架空輸電線路的電壓超過110kV，就需要將避雷線與輸電線路同時架設，保護角介于20°～30°之間；如果架空輸電線路的電壓超過了500kV，保護角達到大約15°即可。將避雷線的保護角縮小，同時桿塔的高度增加，輸電線路遭到雷擊的幾率就會有所降低。

（三）架空輸電線路上加裝耦合地線

為了降低架空輸電線路的發生率，在架空輸電線路上加裝耦合地線也是極為有效的。具體來說，就是在架空輸電線路上容易被雷電擊的位置加裝耦合地線，使輸電線路運行中，如果桿塔或者線路遭雷擊，耦合地線就可以發揮耦合的作用將電流進行分流，以使架空輸電線路的接地電阻降低。采用這種方法可以使輸電線路較少受到雷擊的影響，使得高架空輸電線路的運行有所保障。

四、架空輸電線路的接地設計

（一）接地電阻的設計

如果輸電線路所在區域的土壤電阻相對較低，可以利用桿塔接地或者拉線接地，以使得桿塔的接地電阻不會被雷電擊到而增加。如果輸電線路所在區域的土壤電阻相對較高，可以采用的接地方式有很多，包括外引接地、放射形接地、物理接地、復合接地等等，也可以采用換土的方式，以降低接地電阻。

（二）桿塔接地的設計

架空輸電線路的設計之前，要做好實地勘察工作，對當地的雷電情況有所了解，要選擇雷擊幾率較少的位置架設輸電線路。勘測人員在進行實地勘察的時候，要對桿塔所在位置的土壤電阻率測量出來，并進行數據分析，以為桿塔接地裝置的設計提供可參考依據。設計人員根據土壤電阻率等數據選擇桿塔的位置以及所需要采用的接地形式，將接地圖紙繪制出來。

（三）降阻劑的使用

降阻劑隨著電阻工程技術的發展而有所更新。由于降阻劑的導電性能是非常高的，可以將接地電阻減小以發揮預防雷擊的作用。降阻劑的土壤滲入率是很高的，隨著電流范圍的不斷擴大，其電流分散的能力也有所增強。

結語

綜上所述，隨著輸電線路的逐漸地延長，電壓越來越高，架空輸電線路以其低成本、檢修容易的特點而被廣泛使用。但是，在架空輸電線路運行的過程中，會受到自然因素、設計因素和施工因素的影響而導致輸電線路防雷失效。針對架空輸電線路遭到雷擊而跳閘的原因進行研究，對架空輸電線路的防雷設計和接地設計具有一定的參考意義。

參考文獻

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中圖分類號：TM726

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