輸電線路設計中線路防雷技術的運用分析

虞建武

（國網溫州供電公司檢修分公司輸電運檢室，浙江 溫州 325000）

1 輸電線路設計中防雷技術的重要性

在輸電線路運行的過程中，雷擊是普遍存在的引發輸電線路故障的因素。通常情況下，雷擊具有較強的突擊性、爆發性，可在瞬間產生熱電效應、磁場效應，破壞能力極強。因此，當雷擊電力輸電線路時，將對其產生巨大的危害，導致輸電線路出現損壞，進而引發線路故障。

結合工作經驗，在輸電線路運行過程中，雷擊故障的類型大致可分為以下3種：①雷直擊桿塔。輸電線路（Electricity Transmission Line）主要是由架空輸電線路（Overhead Transmission Line）和電纜輸電線路（Cable Transmission Line）組成，其中，架空輸電線路主要由輸電導線、桿塔、絕緣子、拉線、桿塔基礎、接地裝置等共同組成[1]。由于輸電線路中的桿塔相對較高，在雷雨天氣，當大地感應到雷云中存在電荷時，輸電線路桿塔將充當傳導媒介，導致雷擊桿塔問題的產生，從而導致塔頂電位升高。當電位超過絕緣子的抗雷水平時，會引發絕緣子發電現象的產生，形成單線接地，出現輸電線路故障。②雷直擊導線，即雷繞過避雷線直接作用在輸電線路的導線上，從而引發線路絕緣子發生閃爍出現跳閘停電故障，因此又被稱為“繞擊閃爍故障”。誘發繞擊閃爍故障的因素有很多，比如避雷線保護、接電電阻值、桿塔設計高度、導線布置形式、地理條件等。③雷擊線路周邊。隨著近年來電力技術與設備的創新發展與應用，高集成度的電子設備逐漸被應用到電力系統中，由于高集成度的電子設備對雷電電磁脈沖具有極強的反應，當雷擊作用于輸電線路周圍時，會導致輸電線路瞬間形成感應過電壓，增加電力輸電線的電荷量，引起絕緣子破裂、擊穿等事故，甚至入侵到變電站，威脅到整個電力系統，影響電力系統的安全運行[2]。因此，在輸電線路設計中，實現防雷技術的科學應用對保障輸電線路運行的穩定與安全具有重要意義。

2 防雷技術在輸電線路設計中的運用

2.1 科學布置輸電線路

由于輸電線路雷擊故障的產生與線路所在地域環境存在密切的關聯性，因此在輸電線路設計過程中，需對輸電線路所在地的地理環境、氣候條件、地質條件等進行綜合分析，避免將輸電線路布置于雷電多發區域，從而減少雷擊故障的發生。一般情況下，雷擊多發區域可分為以下幾類：①地下水位相對較高且富有導電性礦藏的地區；②山區風口處及順風向的河谷區域；③地質電阻率極易發生改變的地區，或者土質電阻率相對較低的地區，比如山坡斷層地帶、山谷地區、農田等；④具有豐富水資源的盆地區域；⑤土質相對較好、植被覆蓋率較高的地區，比如樹林[3]。

2.2 科學配置線路避雷器

為進一步提升輸電線路的耐雷水平，在輸電線路設計過程中，可在搭設避雷線的基礎上科學配置避雷器裝置。例如，在輸電線路中，將絕緣氧化鋅避雷串并聯在線路絕緣子上，用以分散雷電流，使擊穿電壓小于絕緣子串的閃絡電壓，從而保證輸電線路電壓始終處于安全范圍，防止因絕緣導線產生過電壓而引發雷擊故障。又比如，在構建現代防雷系統時，加強三合一或二合一信號防雷器的科學應用，實現模擬信號線路、電源、同軸信號等的有效防護。在此過程中，應保證防雷器PE端良好接地，做好日常檢查與維修工作。通常情況下，避雷器在環境相對惡劣的山區架空輸電線路工程設計、水電站附件的輸電線路工程設計、跨越相對較大的鐵塔中具有廣泛的應用。

2.3 科學搭設避雷線

在輸電線路設計中，搭設避雷線是較為常用的一種防雷技術，具有分流、屏蔽等作用，防雷效果相對較好。通常情況下，避雷線多應用于電壓等級在200 kV以上的輸電線路中，當輸電線路電壓超過500 kV時，則需要搭設兩條避雷線，用以增強輸電線路保護能力，減少雷擊故障的發生。與此同時，在搭設避雷線的過程中，避雷線的保護范圍通常用保護角表示（避雷線與外側導線間連線、垂直線的夾角）。在輸電線路的設計過程中，為保證避雷線保護作用的充分發揮，應根據實際情況科學確定保護角。一般情況下，在搭設雙避雷線時，其保護角應盡量控制在20°左右；在山區多雷區域，盡量將保護角設計為負保護角；在220～330 kV線路設計中，應將保護角控制在20°～30°之間。

2.4 有效應用自動重合閘技術

自動重合閘（Automatic Reclosing Switch）技術是線路保護中較為常用的技術之一。通常情況下，在輸電線路系統中有效安裝自動合閘裝置，可根據電路故障實際情況，通過自動合閘進行線路保護，實現線路故障影響的有效控制。總結工作經驗發現，在架空輸電線路中安裝自動合閘裝置，當發生線路故障時，在繼電保護動作下實現故障切除，電弧自動熄滅，從而提升輸電線路供電的穩定性、安全性和可靠性。目前，在110 kV、220 kV輸電線路設計過程中，常應用單項重合閘進行線路保護；在易發生相間短路故障的輸電線路中，常采用綜合重合閘進行線路保護。

3 結論

總而言之，輸電線路在電力系統中承載著電能分配與輸送的重要使命，其運行的穩定與安全對保障整個電力系統運行的穩定與安全至關重要。因此，相關部門及工作人員應在明確認識防雷技術應用重要性的基礎上，結合雷電故障形成原因，根據輸電線路工程實際情況，對輸電線路進行科學的設計，實現防雷技術在輸電線路設計中的科學應用，從而降低雷電故障發生概率，減小雷電故障對電力系統運行質量的影響。

［1］丁博，趙銘.輸電線路設計中線路防雷技術的運用研究［J］.中國高新區，2018（01）：149.

［2］田海遙.線路防雷技術在輸電線路設計中的應用［J］.科技資訊，2017，15（14）：22-23.

［3］仲海軍，毛妹，王儷潼，等.輸電線路設計中線路防雷技術的運用解析［J］.電子技術與軟件工程，2016（05）：234.