電力輸電線路防雷接地技術研究

吳錦清

摘要：隨著自然氣候及環境的不斷惡化，雷暴天氣的發生率也在不斷提高，如果輸電線路遇到雷擊，則會對線路的正常運行產生嚴重阻礙，對電力系統的安全性和穩定性造成嚴重的影響。基于此，本文首先對電力輸電線路遭受雷擊的危害進行分析，并對防雷接地技術應用的措施進行詳細分析。

關鍵詞：電力;輸電線路;防雷接地技術

隨著我國社會、經濟的飛速發展，人們對電能的需求也在與日俱增，在這一大背景下，為了滿足廣大用戶的要求，電力企業開始大范圍建設輸電線路，但是隨著極端天氣的增加以及輸電線路的增多，導致其受到雷擊的風險不斷上升，因此采取有效的電路輸電線路防雷接地技術具有重要的現實意義，有助于保證輸電線路的安全穩定運行，對于促進電力企業的發展具有重要意義。

1、電力輸電線路受雷擊危害分析

1.1直擊雷危害分析

輸電線路運行過程中，直擊雷的危害程度最為嚴重，如果發生直擊雷，會導致導線和桿塔受到雷擊的威脅，如果線路被直擊雷雷擊中后，其電壓會超出規定標準，電流持續升高，導致線路被嚴重摧毀，進而對整個電力系統的平穩運行產生影響。

1.2繞擊成因分析

在對輸電線路設計的過程中，為了能減少輸電線路防雷擊風險，設計人員首先需要全面分析雷擊原因，通過實測以及模擬實驗可知，線路受雷擊主要原因在于雷電流強度、線路桿塔及接地電阻、線路絕緣放電電壓等。雷電繞擊率同輸電線路區域環境、電力線路桿塔高度等因素息息相關。因此相較于平地輸電線路，桿塔輸電線路繞擊率更高。對山區線路設計的過程中，存在大高差檔距以及跨越度較大的問題，這一區段電力線路耐雷性能不佳。另外，一些區域雷擊活動較強，也會導致線路受雷擊風險提高。

1.3感應雷危害分析

雷擊過程中，感應雷情況十分常見，電力系統上方有雷雨云時，線路中會感應出大量與雷雨云極性相反的電荷（稱束縛電荷），當雷雨云對其它物體放電后，線路中的束縛電荷迅速向兩端擴散，使導線產生較高的過電壓，引起線路故障。這也是防雷接地保護需要重點關注的問題。

1.4反擊成因分析

受到雷擊后，雷電流通過線路桿塔頂部或者避雷線通過接地體和塔體，導致桿塔點位持續上升，導線上形成感應過電壓，如果感應過電壓和桿塔點位合成的電位差大于電力線路絕緣閃絡電值，桿塔和導線便會存在反擊閃絡。架設線路時，為了提高輸電線路耐雷性能，可以通過提高其耦合系數或者減少桿塔接地電阻等方式改善耐雷性能[1]。

2、電力輸電線路防雷接地技術

2.1設置側向避雷針

通常情況下，桿塔側向避雷針的雷電吸引力非常強，有助于提高避雷線對雷電吸引的能力，進而使其保護范圍擴增。如果雷云先導放電和地面形成一定距離，側向避雷針可以通過改變先導通道電場，對電場移動方向進行合理調整，將雷電轉移到避雷針接閃器位置，保證雷云電荷在避雷針位置便被釋放，因此設置側向避雷針的效果較好。其特殊針型結構可以強化低空部位的弱雷吸引，降低高空部位的強雷效果，避雷性能較佳，但對桿塔接地電阻要求較高。

2.2安裝自動重合閘裝置

將自動重合閘裝置安裝于架空輸電線路上，能夠在其實際運行的過程中受到雷擊發揮良好的保護作用，這也是一種安全性極高的防雷設計，如果輸電線路發生問題會立刻跳閘處理，實現對輸電線路的有效保護。也就是說，如果雷電擊中桿塔或者輸電線路，因為設置自動重合閘裝置能夠在線路跳閘后及時自動重合，進而能夠恢復桿塔上安裝絕緣裝置的絕緣性能，通過該裝置有助于提高對用戶供電的穩定性。在實際運行過程中，如果線路沒有設置其他防雷保護裝置，重合閘便是確保供電穩定性的一大手段。如果設置其他防雷保護裝置，重合閘可當做主要的備用保護裝置，尤其是對35kV以下線路來說，具有高接地電阻縣里，通過自動重合閘保護裝置有助于提高其防雷性能。因此各級電壓線路都需要使用該裝置，通常情況下使用單相自動重合閘裝置，如果情況必要還需要使用三相裝置[2]。

2.3對線路絕緣性進行改變

高壓輸電環節，如果線路桿塔較高，那么其受到雷擊的風險也較大，所以一些高桿塔輸電線路雷擊發生率要明顯高于其他區域線路雷擊發生率。對于高桿塔防雷擊設計，通常在建設高桿塔的過程中，首先需要對桿塔頂部空間進行加大處理，并通過距懸式絕緣子和增加絕緣子片數的方法提高其防雷擊性能，強化抗雷擊效果。如果高桿塔受到雷擊，多數情況下會形成較大的等值電感和感應電流，并且受到雷擊的風險也會隨著桿塔高度的升高而提升。需要結合相關規定，將桿塔高度40m為標準，如果超出這一范圍，每隔10m則需要加設一個絕緣子，如果超出100m，需要根據實際運行情況明確絕緣子的添加數量。

2.4接地技術的應用

首先，需要合理架設耦合地線。如果想要減少桿塔接地電阻相對困難，可以使用架設耦合地線的方法來實現。主要為將接地線增設在導線的下方位置，進而提高線路的耐雷性能，減少反擊跳閘故障發生風險。耦合地線的架設不但可以有效減少桿塔分流系數，又能夠確保在接地電阻率較高的區域雷電感生電流接近接地裝置發生散流，進而有效減少桿頂部的感應電壓。并且耦合地線的架設有助于強化導線同地線之間的耦合性，防止因為桿塔頂部發生雷擊對絕緣子造成威脅。其次，需要減少桿塔接地電阻。使桿塔接地電阻下降有助于減少雷擊塔頂過程中的過電壓，進而有效減少雷電流對輸電線路造成的沖擊，大幅降低跳閘發生率，效果明顯。同時接地電阻、土壤電阻率同接地電極的形式息息相關。如果現場設置了避雷針，輸電線路周圍土壤的電阻小于100，工頻接地電阻不能大于10;如果輸電線路周圍土壤的電阻超過500但是低于1000，工頻接地電阻不能大于20;如果輸電線路周圍土壤的電阻超過1000但是低于2000，工頻接地電阻不能大于25;如果輸電線路周圍土壤的電阻超過2000，工頻接地電阻不能大于30。對土壤電阻率及接地電極進行改變有助于減少桿塔接地電阻，效果確切。最后，需要合理安裝垂直地級。垂直地級的合理安裝有助于改善輸電線路表面土壤接地質量不佳的問題，尤其是對一些土壤電阻率較高的區域來說，安裝垂直地級效果明顯。工作人員在進行安裝的過程中需要加強對下述幾個方面的重視。首先，如果輸電線路為鐵塔，那么對垂直地級進行安裝的過程中，需要對桿塔的距離進行合理控制，通常情況下需要保持在5-6m的范圍之內。其次，如果架空輸電線路為水泥桿塔，那么對垂直地級進行安裝的過程中，需要對桿塔的距離進行合理控制，通常情況下同桿塔距離需要保持在4m左右。對于垂直地級需要使用合理的加工方法，目前常用的方法為圓鋼或者角鋼等方法，合理控制地級間隔，保持在4-6m間，長度需要高于1.5m[3]。最后，如果需要在高土壤電阻等區域進行垂直地級的安裝，需要增加極地埋藏的深度，0.8m左右最適宜。除此之外，如果需要在陡坡進行垂直地級的安裝，工作人員首先要做好實地測量工作，結合地表深度對安裝尺寸進行計算，如果存在洪水沖刷問題能夠減少其對垂直地級造成的不良影響。

3、結語

綜上所述，雷擊輸電線路對廣大用戶的用電安全問題造成了嚴重的影響，為了提高輸電線路運行的安全性和穩定性，采取有效的防雷擊措施十分必要。防雷接地技術目前得到了廣泛的應用，具有較高的使用價值，有助于保證輸電線路的平穩運行，為人們的用電安全穩定提供保障。

參考文獻：

[1]段有重，孫圣帥，張廷波，等.架空輸電線路的運行維護及防雷措施探討[J].山東工業技術，2019，（1）：186.

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