關于架空輸電線路防雷措施的探討

鄒運明 陳超 龔奎 葉博楠 宋彪

摘要：架空輸電線路是電能輸送的主要渠道，其能否正常的運行關系著人民的正常生活，也影響到人民的用電安全，由于架空輸電線路裸露在自然界中，具有遭受雷擊的概率，一旦線路遭受雷擊，勢必會影響其正常運行，甚至是終止輸電。因此，為了使架空輸電線路避免雷擊，就必須要采取有效的、科學的的防雷措施。本文也主要對其措施進行探討，并提出一些具體的防雷措施。

關鍵詞：架空輸電線路；雷擊危害；防雷措施

架空輸電線路會經過高山、山林、丘陵等地帶，而這些地帶不僅地形復雜，很多地區(qū)的天氣環(huán)境也較為惡劣，增加了線路遭受雷擊的概率，而雷擊也常常造成嚴重的后果，例如，出現跳閘、損壞絕緣子、導線斷裂、塔桿受損等情況，嚴重影響著輸電線路的安全運行及正常輸電。因此，必須要采用防雷措施來預防輸電線路遭受雷擊。目前，架空輸電線路運用的避雷措施包括安裝避雷線、安裝避雷針、優(yōu)化避雷線保護角的設計、使用接地降阻劑、利用耦合地埋線等措施。但必須要考慮多方面的因素，選擇科學的避雷措施，才能起到高效的避雷效果。

一、架空輸電線路的雷擊危害

1、跳閘。雷電一般具有較高的電能，一旦擊中輸電線路極易造成跳閘現象，跳閘現象通常有兩種情況，一種是雷電直接擊中輸電線路或擊中塔桿，輸電線路的電壓、電流就會瞬間大幅升高，不僅影響著線路的穩(wěn)定性與安全性，也極易造成跳閘而終止輸電；另一種是雷電沒有直接擊中輸電線路或塔桿，而是在輸電線路附近產生作用，產生了巨大的電磁場，對輸電線路產生極大的干擾，從而容易出現跳閘現象。

2、損壞絕緣子。由于雷電所蘊含的電量極大，在擊中塔桿絕緣子以后，會引起絕緣子閃絡放電，并產生大量的熱量，使絕緣子受到融合、燒傷、破裂等情況，讓絕緣子受到損壞而失去絕緣作用。

3、塔桿損壞、導線斷裂。較強的雷電在擊中導線或塔桿以后，導線會承受較大的瞬間電流，一旦超過導線的承受能力，就會出現導線斷裂的情況，導致輸電終止。對于塔桿而言，也是同樣道理，一旦超過塔桿承受能力，也會出現損壞塔桿的情況。

二、架空輸電線路的防雷措施

1、安裝避雷線。安裝避雷線是架空輸電線路的一種最基本的防雷措施，主要是拉根避雷線把塔桿與大地連接在一起，通常也發(fā)揮著較好的防雷效果，當雷電擊中輸電線路時，電流可以及時經避雷線傳輸到大地，不僅可以防止輸電線路內部電流過大而損壞導線，也可以有效的保護絕緣子，防止絕緣子出現閃絡情況。從而可以有效的避雷，保障輸電線路的穩(wěn)定運行。

2、安裝避雷針。避雷針是安裝在塔桿上的防雷裝置，其可以把雷電所產生的電流輸送到地面，從而起到保護輸電線路的作用，其也是常用的避雷措施。但避雷針也有一定的缺點，首先，避雷針在把強大的雷電輸送到地面的過程中，會產生大范圍的電磁場，嚴重影響著電力設備的正常運行，甚至是損壞相關設備；其次，避雷針把強大的電流輸送到地面以后，使線塔周圍地面電壓瞬間升高，線塔周圍如存在易燃、易爆的物品或相關設備，就可能會造成嚴重的后果。因此，在應用避雷針進行防雷時需要科學的分析、合理的安裝，才能起到有效的防雷作用，否則，不僅起不到防雷作用，反而還容易被雷電擊中。此外，避雷針還要避免用在具有弱電設備的塔桿上，或避免用在塔桿附近具有易燃、易爆物品及弱電設備的塔桿上。

3、優(yōu)化避雷線保護角的設計。避雷線和輸電導線與垂直線的夾角被稱為避雷線保護角，其夾角的大小與防雷效果有著較大的關系，一般來講，保護角越小防雷效果越好。所以，在輸電線塔的設計中，要優(yōu)化保護角的設計。但電壓不同的輸電線路的保護角也存在一定的差別，例如，500KV以上的輸電線路塔桿保護角一般在20°，甚至是低于20°，而220kv到330kv的輸電線路避雷線保護角在20°～30°。不同的地區(qū)所用的保護角也存在差別，例如，在山區(qū)高雷地區(qū)甚至可以采用負保護角。所以，在保護角設計時，要依據多方面的實際情況來設計，才能起到有效的保護效果。

4、使用接地降阻劑進行防雷。接地降阻劑也是常用的防雷措施，通常運用在復雜地質條件下的防雷。其防雷效果也較為明顯，主要體現在三個方面，其一、使用接地降阻劑后，離子會釋放到土壤中，不僅可以增大接地體的散流面積，也可以讓離子導電體發(fā)揮高效的作用，從而可以使原接地極達到降阻目的。一些強效降阻劑可以降阻60%到90%。其二，接地降阻劑具有防腐功能，可使土壤PH值長期保持在8左右，對接地體產生了一種鈍化保護作用。同時，降阻劑一班含有鋅或其它的化合物，對接地所用的鋼材產生了陰極保護作用，有效的避免塔桿地網受到腐蝕；第三，降阻劑性能穩(wěn)定，不受天氣、季節(jié)、溫度、酸堿度的影響，從而保證了良好的防雷效果。

5、利用耦合地埋線進行防雷。耦合地埋線也可以起到有效的防雷效果和提高輸電線路的耐雷能力，在正常情況下，利用耦合地埋線可以使跳閘率降低40%左右，也可以降低因雷擊而產生的線路故障。耦合低埋線主要適用于雷電活動較為頻繁的地區(qū)，其使用后一方面可以加大避雷線和輸電導線之間的耦合系數，并對雷電流進行有效的分流。另一方面，可以有效的降低接地電阻及有效的降低土壤的電阻率。

6、采用不平衡的絕緣方式。架空輸電線路都屬于高壓線路，為了確保輸電的穩(wěn)定性及安全性，高壓線路一般采用雙回路線路。這樣以來，有些防雷措施難以達到理想的防雷效果，所以，可以采用不平衡的絕緣方式，既能夠降低雷擊概率，也可以提高線路的耐雷能力，有效的避免跳閘和保障線路的穩(wěn)定性。其防雷機理主要是利用絕緣子串數的不同來構建不平衡的絕緣方式，當線路受到雷擊時，串數較少的絕緣子無法承受雷擊，就會產生閃絡情況，讓另外一根導線的耦合作用被提升，使其耐雷能力得到了提升，從而也就避免了串數較多的絕緣子閃絡，使輸電線路保持輸電狀態(tài)。

三、結語

對于架空輸電線路而言，雷電對其造成的后果也較為嚴重，對正常的輸電也帶來了較大的影響，所以，采用有效的防雷措施不僅極為必要，也極為重要，因此，電力部門在架設架空輸電線路的過程中，必須要對線路、塔桿及塔桿所在地的環(huán)境等進行充分分析，才能正確的應用防雷措施。

參考文獻：

[1]王義元，孫成，李晨，許曉明.110kV架空輸電線路工程設計中的防雷保護間隙問題探討[J].機電信息，2015（12）：26-27.

[2]劉俊博，王志鋼，金鵬，孫有群，劉赫，矯立新，趙騁.吉林省220kV架空輸電線路防雷運行分析[J].吉林電力，2018，46（03）：17-19.

[3]石際.工業(yè)電氣工程高壓輸電線路的施工及防雷裝置的設置[J].現代工業(yè)經濟和信息化，2018，8（05）：67-69.

[4]鄧紅雷，李述文，戴棟.基于層次化、差異化的架空輸電線路雷擊風險評估[J].電力系統保護與控制，2016，44（04）：69-75.