架空輸電線路的防雷設(shè)計(jì)探討

沈建雄

（廣州電力設(shè)計(jì)院有限公司 廣東廣州 510610）

引言

架空輸電線路已經(jīng)成為了我國國民經(jīng)濟(jì)生活中不可缺失的一部分，扮演著越來越重要的角色，為了確保電線路能夠安全，穩(wěn)定，高效地運(yùn)行，線路防雷技術(shù)已被電力業(yè)界越來越重視，隨之出現(xiàn)了多種多樣的防雷設(shè)備，例如在架空輸電線路上減少塔架接地等等。通常情況下，使用某些線路的防雷措施雖然在有限范圍上對架空輸電線路進(jìn)行了防雷保護(hù)的措施，并且也起到了一定的作用，但在工作中仍然存在諸多的問題，為進(jìn)一步加強(qiáng)架空輸電線路防雷技術(shù)，提高我國電力系統(tǒng)綜合能力，研究和分析架空輸電線路的綜合防雷技術(shù)措施具有實(shí)質(zhì)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 架空輸電線路防雷設(shè)計(jì)的重要性

為了提高和升級架空輸電線路的綜合防雷技術(shù)措施，首先要進(jìn)一步了解雷電是如何產(chǎn)生，還要深入了解其發(fā)生的過程，從根源上防止出現(xiàn)雷擊線路情況。雷電的產(chǎn)生過程非常的復(fù)雜，通常是由于大氣中的水汽和寒流相遇并受到氣流的沖擊力而造成的。受到?jīng)_擊時(shí)，正負(fù)電荷會(huì)吸附于一些水滴上，另一方面，一些負(fù)電荷的水滴也可能在氣流作用下形成雷暴，通常情況下，雷雨云在天空中會(huì)與之相撞彼此之后，他們會(huì)釋放一些電荷，這樣就會(huì)導(dǎo)致形成了我們所見的雷電。閃電產(chǎn)生的電流非常高。一般發(fā)射出來的電壓數(shù)值可以很高，最高溫度達(dá)到2000℃，盡管如此，但是它的放電時(shí)間是很短的，只有幾微秒，在如此短的時(shí)間里，放出這么多、這么強(qiáng)的電壓，從而使得雷電云周圍的空氣會(huì)急劇變化，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，還伴隨著強(qiáng)光和巨響的產(chǎn)生。

需要特別說明的是，在雷電云的這個(gè)放電過程中，會(huì)發(fā)生了很大的危害性，這是由于在這個(gè)過程中，具有很強(qiáng)的感應(yīng)電壓，容易導(dǎo)致電網(wǎng)故障，架空線設(shè)備的絕緣子將是電力設(shè)施而其附近的建筑物在其影響下也可能造成毀滅性的打擊，這種情況不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至可能威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以必須加強(qiáng)架空輸電線路防雷技術(shù)，并有必要全面提升防雷技術(shù)水平。

2 架空輸電線路雷擊原因分析

（1）就一般而言，跨越上部的架空輸電線路橫跨多條輸電線路，這些輸電線路的布置會(huì)造成雷擊情況，極易因?yàn)橄嗤瑮l件下，架空輸電線路的雷電防護(hù)水平很低，當(dāng)雷電云區(qū)的線路面臨雷電時(shí)，雷電將首先會(huì)擊中架空輸電線路。在架空輸電線路設(shè)施中，使用針式絕緣子裝置是比較常見的，因?yàn)樗鼘讚粜?yīng)有更為明顯的抵抗作用，然而，一旦針式絕緣子遭雷擊并被擊穿后，電力系統(tǒng)工作人員很難找出故障所在。

（2）在我們平常的生活、工作中，架空輸電線路和塔架配電網(wǎng)的切換，接地線設(shè)施經(jīng)常發(fā)生盜竊現(xiàn)象，如果被盜地線的相關(guān)部門未及時(shí)填寫申報(bào)修補(bǔ)，因此，架空輸電線路無法得到很好的保護(hù)，很多線路，設(shè)施都裸露在空中，更很容易被雷擊。架空線的安裝不規(guī)范，接地網(wǎng)和塔桿的使用時(shí)間過長以及架空線被周圍的建筑工程損壞等因素都會(huì)導(dǎo)致線路破裂。長期以來，架空線的避雷器一致遭受雷擊，如果架空輸電線路的質(zhì)量不夠好，就會(huì)很容易失效。

（3）中國電力行業(yè)采取的主要措施是降低接地塔的阻力，應(yīng)該在一些平原地區(qū)，電阻率較小的范圍內(nèi)是非常有效的且普遍采用的一種方法，但是在一些丘陵地區(qū)，使用這種方法就變得非常麻煩，應(yīng)用效果不顯著。由于地線較長，導(dǎo)致額外的電阻值會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)料的變化，從而提高了塔頂?shù)碾妷海@將大大減少架空輸電線路的雷電保護(hù)。

3 架空輸電線路的防雷設(shè)計(jì)

在安裝保護(hù)設(shè)施時(shí)，應(yīng)確保設(shè)備安裝的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。需要合理的電壓電流來確保開關(guān)和熔斷器的發(fā)生問題時(shí)及時(shí)操作。

3.1 避雷針設(shè)計(jì)

在線路的建設(shè)過程中，有必要進(jìn)行巧妙合理地設(shè)置避雷針。避雷針對架空輸電線路的正常運(yùn)行非常重要。與避雷器一樣，這是一種在行業(yè)中廣泛使用的避雷設(shè)施。與避雷器相比，避雷針具有更靈活的特點(diǎn)。一般來說，當(dāng)輸電和配電線遭受雷擊時(shí)，許多雷電不直接放電到避雷針，而是對輸電線路進(jìn)行放電并沖擊。對電路有一定的破壞影響。因此，電力技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和環(huán)境條件設(shè)置避雷針，并進(jìn)行合理的規(guī)劃和施工安裝。

3.2 增強(qiáng)線路元件的絕緣強(qiáng)度

通過提高元件的絕緣強(qiáng)度，可以顯著改善防雷效果。①要不斷提高架空輸電線路的絕緣能力。②要著力提高架空輸電線路的防雷效果。此外，為保證開關(guān)以及熔斷器等防雷設(shè)施能夠有一個(gè)良好的相應(yīng)動(dòng)作，要對電壓電流進(jìn)行合理的處置。另外，要根據(jù)規(guī)范要求做好接地導(dǎo)線的保護(hù)工作，進(jìn)而不斷提高架空輸電線路運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性。接地裝置主要由電纜插槽中的接地和連接伏特、焊接頭、壓力帶和水平接地構(gòu)成。為了構(gòu)筑接地和拔出線，使用電鍍鋼。連接螺絲并購買優(yōu)質(zhì)的鋅泥，每年檢查一次，生銹應(yīng)該馬上換。接地體的連接應(yīng)焊接，焊接部位具有非常強(qiáng)的強(qiáng)度。有缺陷區(qū)域的話，應(yīng)該涂上防銹的漆。降低了相對濕度，解除了電化學(xué)的腐蝕的影響。

3.3 防雷接地設(shè)計(jì)

地網(wǎng)建設(shè)地點(diǎn)應(yīng)選擇應(yīng)該基于滿足接地電阻要求、節(jié)約成本的基本原則，一般選擇在距電能表箱周圍較近的潮濕和土壤電阻率較低的地方，并且盡量避開干燥、有腐蝕性的物質(zhì)。根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r選擇接地方式，盡量選擇傳統(tǒng)的節(jié)約成本的方法。此外，我們還應(yīng)該根據(jù)施工的實(shí)際情況，選擇不同的地網(wǎng)形狀，以滿足架空輸電線路防雷設(shè)計(jì)的合理要求。

3.3.1 架空輸電線路防雷建設(shè)接地設(shè)備要求

所有的防雷針和各類防雷保安器的防雷作用都是閃電電流通過接地系統(tǒng)進(jìn)入地球而起到防雷效果的。由此可見，可靠的架空輸電線路建設(shè)，防雷系統(tǒng)建設(shè)是最重要和最基本的任務(wù)，架空輸電線路防雷系統(tǒng)避雷器接地設(shè)計(jì)對電網(wǎng)的建設(shè)提出了更高的要求。作為地上與地下鏈接的設(shè)備，首先要求接入網(wǎng)的設(shè)備以及其配套設(shè)備的正常不帶電的，并且所有的金屬部件均應(yīng)做保護(hù)接地，接地線的電氣連接部件不能由其他設(shè)備代替。同時(shí)，屏蔽電纜屏蔽層的兩端和電纜外導(dǎo)體的兩端應(yīng)保證與所連接設(shè)備的金屬外殼的外表面有良好的電氣接觸。

3.3.2 架空輸電線路接地電極和導(dǎo)電材料的要求

若電纜是不正常的，在電力架空輸電線路使用過程中對環(huán)境會(huì)產(chǎn)生不良的影響。我們通常使用多股銅絲或鋼絞線作為電網(wǎng)的引線連接，從接地體到豎桿的接地線不要太長，并預(yù)留一部分長度作為接地段接卡或端子，應(yīng)該盡量避免埋置污水管和排水渠，以避免接地網(wǎng)線對其造成不利影響。接地螺栓處理結(jié)構(gòu)，主要為鋼鋅作為接地的導(dǎo)體材料。這種材料不僅具有良好的耐腐蝕性和電導(dǎo)率，并不會(huì)影響環(huán)境。

3.3.3 架空輸電線路防雷接地設(shè)計(jì)

接地體應(yīng)與金屬物體或電纜保持一定距離，或作為電路與金屬連接。為了避免擊穿事故的發(fā)生，接地體埋深應(yīng)大于，為了滿足雷電放電的對稱性效應(yīng)，應(yīng)盡量與接地引線對稱安裝。在反雷達(dá)系統(tǒng)通常連接到一個(gè)部分，這是非常重要的。如果不正確的連接，在系統(tǒng)中不正確的拉螺栓，會(huì)導(dǎo)致接地與防雷系統(tǒng)存在嚴(yán)重危害人類的生命。所以，在安裝完成后，需要檢查，以保證螺栓在地下結(jié)構(gòu)。

3.3.4 接地裝置的防腐問題

因腐蝕而導(dǎo)致的接地裝置不能滿足接地的短距離電流的穩(wěn)定性。接地裝置主要由電纜插槽中的接地和連接伏特、焊接頭、壓力帶和水平接地構(gòu)成。為了構(gòu)筑接地和拔出線，使用電鍍鋼。連接螺絲并購買優(yōu)質(zhì)的鋅泥，每年檢查一次，生銹應(yīng)該馬上換。接地體的連接應(yīng)焊接，焊接部位具有非常強(qiáng)的強(qiáng)度。有缺陷區(qū)域的話，應(yīng)該涂上防銹的漆。降低了相對濕度，解除了電化學(xué)的腐蝕的影響。防雷接地如圖1所示。

圖1 防雷接地

3.4 雷電定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雷電定位系統(tǒng)對于目前電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量有著直接的影響，并且依靠該技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確的尋找出雷擊故障的相應(yīng)位置。同時(shí)，通過應(yīng)用雷電定位系統(tǒng)，還能降低工作人員的工作量，提高雷擊故障的處理效率。現(xiàn)階段，國內(nèi)的雷電定位系統(tǒng)在不斷的發(fā)展與完善，并且通過把雷電定位系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的連接，能夠及時(shí)的把電網(wǎng)的桿塔信息錄入到相應(yīng)的Google地圖中去。這一過程中，如果設(shè)備發(fā)生了雷擊故障，那么就可以借助于需電定位系統(tǒng)對故障進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，進(jìn)而便于后續(xù)問題的處理與解決。現(xiàn)階段，大部分的供電單位已經(jīng)把配網(wǎng)桿塔地理信息及時(shí)的錄入到Google地圖中。如果存在雷擊問題，技術(shù)人員可以借助于雷電定位系統(tǒng)準(zhǔn)確、及時(shí)的找到放電點(diǎn)的坐標(biāo)，之后再安排故障搶修人員進(jìn)行故障的查找與檢修。

4 結(jié)語

綜上所述，對于架空輸電線路來說，其是電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，但因?yàn)橥獠坑绊懸蛩厥蛊涓资芾纂娪绊憽Ｔ诰€路遭受雷擊時(shí)，不僅影響電力設(shè)備的安全運(yùn)行，還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)供電系統(tǒng)的不穩(wěn)定，這可能會(huì)給用電居民帶來很多不便問題。因此，相關(guān)人員必須重視對架空輸電線路的防雷研究，積極采用科學(xué)的線路保護(hù)方法，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展提供保障，維護(hù)人們的正常生活。