架空輸電線路防雷與接地技術的探討

王敏超

摘要：在電力系統中，供電企業使用架空輸電線路，對電網意義重大，然而，架空輸電線路也會受到氣候條件的影響，架設過程中，經常會發生雷擊跳閘。在保護輸電線路的基礎上，雷擊跳閘是影響電網安全供電的最重要因素，會導致供電異常，對電力系統造成破壞。本文主要分析了輸電線路招致雷電現象的原因，詳細論述了輸電線路的防雷和接地設計，并針對架空輸電線路的雷擊設計作出分析，希望對我國供電系統有所幫助。

關鍵詞：架空輸電線路;防雷技術;接地技術;探討

1架空輸電線路中做好防雷與接地工作的必要性

架空輸電線路的構造包含電桿、電纜線、架空接地線、接地裝置、絕緣子串等輸電線路，將絕緣子連接輸電線路和塔桿是確保輸電線路傳遞質量的關鍵設備。高海拔輸電線路在戶外工作時很容易遭到自然環境的干擾，尤其是在雷電天氣，如果不采取有效的避雷對策，架空輸電線路將跳閘，干擾架空輸電線路的安全可靠運作。據調查統計，在架空輸電線路運作環節中，遭雷擊導致的跳閘故障占全部跳閘事故的2/3，鑒于架空輸電線路在架空輸電線路中運用廣泛，為了更好地提升輸電線路的傳遞質量，務必采取避雷對策降低跳閘率。

接地設計是防雷系統的關鍵，為了提高架空輸電線路的防雷效果，在架空輸電線路防雷能力強的情況下，應采取必要的接地措施。桿接地裝置是輸電線路接地設計的重要組成部分，它可以引雷，使桿塔作為導體流入地面，保護桿塔的絕緣設備，避免跳閘事故。

2輸電線路招致雷電的具體原因以及相關危害種類

2.1原因

閃電放電歷史悠久，對它的科學認識和研究始于近代，由于累積電荷而形成云的帶電電荷，一般來說，在地球大氣的有利條件下，閃電使濕熱氣流上升，稀薄的空氣不斷向下凝結，向上的氣流穿過云層，水滴由于破裂而帶電，一般水磨帶的負電荷較少，刮風時局部會形成一些帶正電荷的區域。

2.2雷電危害的相關種類

依據閃電相對應的過電壓原理和閃電形成的具體物理環節，主要有感應式閃電和直擊雷，它們的來源和特性不一樣。雷擊避雷針、電桿或線路引起的過電壓是對雷電過電壓的直接干擾，雷電擊中地面和線路，彼此之間形成電磁感應現象，稱之為感應式雷電過壓。

2.2.1關于直擊雷過電壓

研究表明，線路跳閘時，直接接觸雷電過電壓是影響線路跳閘的最主要因素，避雷針和避雷器都會產生較高的感應過電壓，一般高于絕緣子串受沖擊時的實際放電電壓，從而危及供電的實際可靠性。直擊雷管有三種類型：線狀導體、線狀擊雷管和線狀擊雷管，正確認識雷電過電壓：①由于桿和避雷針對導線電阻抗的影響，當避雷針或桿被雷擊時，雷擊點與導線的電壓差大于實際放電電壓的絕緣水平，導致線路閃絡，即線路閃絡;②如果直接打在避雷針和周圍導線上，極有可能造成線路屏蔽失效。

2.2.2相關的感應雷過電壓

雷云靠近線路時，雷云附近會感應出一些束縛電荷，與雷云中的實際電荷相同，最終漏到地面，中性點相當于線路絕緣，一旦發生泄漏，電荷就會泄漏到地面。如果雷云已經放電或遭雷擊打塔，但仍無反擊，雷云內的電荷會因瞬間放電而消失，線路上相應的束縛電荷會變成自由電荷，向周圍線路擴散，形成感應過電壓。實際上，這些雷電過電壓是由電場變化引起的，靜電分量稱為感應過電壓，同時雷電流變化很大，會產生很強的電磁場，根據電磁感應的相關原理，導體上會產生較大的過電壓，與導體一起構成感應雷電過電壓。

3架空輸電線路防雷措施探討

3.1對輸電線路路徑的選擇

水電線路安裝前，應詳細統計經過區域的雷擊次數，在此基礎上，有必要對輸電線路的設計路線進行優化。在保證線路設計要求的基礎上，縮短架空距離，盡量避開易雷區，避開順風谷等不利環境，如果無法避免穿越上述區域，應加強線路的防雷技術。

3.2進行避雷線的架設

這種防雷措施在架空輸電線路施工中比較常見，可以有效降低輸電線路跳閘的概率，對于避雷線的設計，不僅要利用以往的施工經驗，還要利用設計中的高度等參數，合理設計保護角度，確保避雷線的設計符合實際，充分發揮其防雷功能。在實際防雷電路設計中，保護角在10° ～ 20°之間，此外，如果輸電線路需要穿越山林地區，桿塔架設位置較高，相對容易遭受雷擊，電磁環境復雜，需要在線路桿塔兩側設計橫向避雷針，可以有效防止故障過電壓問題。

3.3設置接閃器、安裝線路避雷器

接閃器是一種金屬物體，主要用于接收架空輸電線路的直接雷擊，一般來說，接閃器需要通過接地引下線與接地裝置有效連接才能達到防雷效果。避雷裝置的頂部設置有避雷器，借助被保護的突出部分，可以順利將雷電引向自身，有效接收雷電，達到防雷的目的。避雷裝置安裝在裝有避雷器的線路上，防雷裝置最大的作用是有效抑制雷電過電壓，使雷電過電壓進入地面并有效切斷續流，當電壓值正常時，避雷器會迅速恢復正常狀態，保證系統正常供電。

3.4架設耦合地線

降低塔桿電阻是一種實用性強的避雷對策，但在特殊情況下難以保障架空輸電線路免遭遭雷擊，所以，安裝耦合接地線是一種不錯的避雷措施。接地線、避雷線和導線之間的耦合可以大幅度降低過電壓，提升架空輸電線路的避雷水準，完成避雷的效果，測試統計數據表明，架設耦合接地線可以大大減少跳閘情況，起到避雷效果。

3.5自動重合閘裝置

正常情況下，絕緣閃絡會在一定時間內自動恢復，當絕緣閃絡恢復正常后，可恢復供電，實現合線，自重制動技術可以有效實現線路的合閘現象。相關數據顯示，該技術在我國110千伏及以上輸電線路的應用成功率約為90%，如此高的成功率使得自動重合閘技術具有重大的現實意義。

4架空輸電線路的接地設計

4.1接地電阻的設計

如果輸電線路所在區域土壤電阻較低，可以采用桿塔接地或拉線接地，這樣桿塔的接地電阻就不會因雷擊而增大。如果輸電線路所在區域土壤電阻較高，可以采用多種接地方式，包括外接地、輻射接地、物理接地和復合接地，接地電阻也可以通過換土來降低。

4.2桿塔接地的設計

架空輸電線路設計前，應搞好實地勘測工作，掌握當地的雷電具體情況，挑選遭雷擊幾率低的地域架設架空輸電線路。在現場調研中，需要精確測量土壤電阻率并對統計數據展開深入分析，為塔桿接地裝置的設計給予參考，設計人員依據土壤電阻率等統計數據挑選塔桿的地址及其所需要運用的接地方式方法，將接地設計圖紙繪制出來。

4.3降阻劑的使用

為了更好地把控輸電線路所在位置的土壤電阻率，關鍵根據挑選接地方式方法來完成，比如，可以在土壤電阻率高的地區安裝垂直接地極，倘若輸電線路所在位置土壤層比較干燥，要特別注意接地不良的問題。倘若運用水泥塔，垂直極距應把控在3～5米，塔間隔為5～8米。除此之外，降低土壤電阻率可以通過降低土壤層接地體的數目來把控工程施工成本費用，降低土壤層電阻的穩定性，堅固耐用。

5結語

架空輸電線路在運用中很容易被雷擊，后果很嚴重，帶來極大的財產損失和傷亡事故，所以，針對架空輸電線路的設計人員來講，在架設環節中應特別注意避雷和接地技術。根據架空線路的設計、避雷線等防雷裝置的科學合理設計和安裝、接地線的安裝、塔桿的接地、接地電阻的降低及其降阻劑的運用，可以有效的提升架空輸電線路的避雷水準。

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