輸電線路設計中線路防雷技術的運用

韓昌強，何璇，仇國滔

（中國南方電網有限責任公司遵義供電局，貴州遵義，563000）

1 輸電線路抵御雷擊的保護途徑

1.1 架設專屬避雷線

作為輸電線路可靠、基礎、安全的防雷擊保護辦法之一，避雷線的正確增設可有效對抗自然雷擊，是工作人員規避雷擊對輸電線形成消極安全隱患的可行策略。具體體現在，避雷線擁有自然雷電對導線實施損害的防御能力。當桿塔頂端部位遭受雷擊時，避雷線可發揮其分流電流的積極功效，減少或預防雷電直接對桿塔的流入，達到降低輸電線桿塔頂端部位點位的防雷任務；可滿足導線的現實性耦合需求，實現對自然雷電直擊電線桿塔時，催化塔頭部位持有的空間縫及絕緣子串的實時電壓進行大量減少；屏蔽導線，減少導線裝置負荷下感應到的過電壓[1]。避雷線安裝如圖1 所示。

圖1 避雷線的架設

1.2 降低桿塔接地電阻

輸電線路桿塔接地設施作為連通避雷線的特殊性裝置，其運轉原理為在遭遇自然雷擊后向地表廣泛導泄電流，繼而確保線路自體具備的抗雷擊性能。而在這其中，接地設施擁有的接地電阻強弱與避免雷擊閃絡現象發生能力具有連帶效應。據有關統計資料調查，接地電阻參數的明顯差異性導致其形成雷擊閃絡故障幾率存在較大不同。在超出20Ω 接地電阻的線路桿塔狀況下，其持有的雷擊閃絡問題產生概率超出除10Ω 范圍內接地電阻數值外其他同等情況的桿塔發生閃絡風險幾十倍，標志著接地電阻參數受諸多客觀因素影響催化下一旦超出20Ω 后，輸電線路時下運轉多方位性能將得到明顯跌落。因此，在常規高程的輸電線路桿塔中，將其接地設施通過適當、合規的工頻降低措施可有效增強線路自體攜帶的抗雷擊能力，杜絕雷電反擊現象出現；二則，當處于不良性客觀接地條件、大接地電阻的復雜環境中，桿塔受自然雷擊作用下將會在主體引下線部位相繼形成高數值反擊電壓，并與雷電流在承接于接地電阻時的參數大致相等。

工作人員在執行降低桿塔本體接地電阻數值任務中，應將“桿塔工頻”、“技術過程”等相關統一、標準性接地電阻參數有關的要求設定為作業基本遵循，依托作業區土壤土體實際電阻，嚴謹確定具體接地電阻數值。常規情況下，工作人員可運用接地設備，如帶、管等，搭配利用連續伸長性質的接電線裝置。而該類接地體的正確使用需沿線路延伸方向在其地下增設1-2 根規格相符的接電線，保障完成連接作業后的接電線可與下一基鄰近桿塔主體內持有的接地設施實現符合相連，但需工作人員將接電線長度精準把控在500m 內，保證工頻與接地電阻的實時契合程度[2]。

1.3 加設耦合地線

為將輸電線路抗雷擊能力的強化任務高質落地，減少、清除線路在降雨天氣下的受自然雷擊導致的跳閘隱患。工作人員可使用將耦合線增設于導線主體或其周邊恰當位置的有效性防雷措施，雖該方法產生的高繞擊率無法完全回避，但卻能夠在桿塔遭遇雷電襲擊時展現耦合、分流效用。減少桿塔主體絕緣裝置所需負荷的高電壓，加強線路耐雷綜合能力。

1.4 增加桿塔絕緣

工作人員可在桿塔塔頭部位滿足尺寸要求前提下合理增添桿塔專項絕緣子數量，提高輸電線路防雷性能。但該方法的實際施工較考驗成本資金的投入，也為安全距離提出了嚴峻挑戰，一般情況下需優先選用其他抗雷擊策略。該措施與雷電活動頻發、地理高海拔區域匹配度較高，在此類作業環境中，工作人員可嚴謹、周全考量強化絕緣這一技術方法。另外，據“SDJ7-79 電力設備規程”有關條例規定，工作人員需在總高程超出40m 且具備避雷線裝置的桿塔作業中，以每提升10m 的標準增設安裝一片規格的絕緣子，并將該施工桿塔的接電電阻數值隨之減少50%，確保作業成效。

2 抗雷擊辦法新路徑

在當前已有的各類高效性防雷保障下，輸電線路主體具備的事故風險、雷擊跳閘等風險隱患依然普遍存在。當線路頻繁遭遇雷擊形成多樣不良事故后，將直接威脅電網系統的穩定運轉能力。且處于高山峻嶺等不良地理條件中，工作人員在短時間內難以準確探尋、判定出具體雷擊故障發生實際路段、位置，以及快速、正確處理輸電線路故障、缺陷。對此，在創新、經濟、實效的基礎保證下科學創造、優化出更為前沿性的雷擊防御辦法具有較高重要意義[3]。

2.1 應用大直徑絕緣子

總結輸電線路多年實踐運行經驗，出于雷擊元素造成破損的線路絕緣子串內，損害較為嚴重的絕緣子當屬接近裝置主體兩端的1-3 片。其中第一片對比其他燒毀程度最為嚴重，而絕緣子串橫擔側周邊的比較高。據高電壓定理知識，可將絕緣子串屬性比作為處于“棒-棒”且未以均勻形式分布的電場內，當在其兩端安裝加設大直徑模式的絕緣子后，將可為絕緣子串提供均勻所處的電場環境，使其不易被雷電擊穿，加強其雷擊抵抗能力。此外，絕緣子串兩端運用大直徑規模的絕緣子后，當負荷雷擊高強電壓，絕緣子無法抵抗被擊穿時，僅會使絕緣子裝置主體兩端的個別絕緣子發生損壞，中間部位的絕緣子將可被高質保護；尤其是外徑小、一體化、所用合成工藝制作而成的絕緣子串而言，其防御能力將會被有力保障；而玻璃材質制成的絕緣子串中，將自爆式大直徑標準的玻璃質地絕緣子增設其兩端后，在裝置主體遭遇強電壓發生灼損、弧燒等不良問題時可自行執行自爆動作，為工作人員創建精準、及時發現故障的便利條件。

2.2 運用并聯間隙

過往傳統形勢下的防雷擊保護辦法，其重心主張實質就是迅速增強輸電線路抵抗雷擊能力，降低雷擊跳閘風險，也被稱為“堵塞型”防雷電災害保護措施。而因該類線路防雷方式對等的經濟效益收獲不高，存在一定技術難度，使其缺陷明顯。所以，線路防雷領域權威學者提出了“間隙型”創新防雷“疏導式”這一防雷保護觀念、策略，其理念思想中允許了適當、無法避免的雷擊跳閘問題發生，將間隙裝置采用科學并聯的作業形式安裝于絕緣子主體上。

由于并聯間隙設施構造簡單、成本低廉等突出性優勢，可滿足絕緣子規避電弧燒傷的現實需求，將輸電線路重合率實現提升?？梢灶A計，在我國多元科技長足進步中，將可對該保護措施實施中增加雷電跳閘幾率的技術缺點徹底解決，強調發展其減少雷擊事故發生的工藝優勢，而這也是對輸電線路傳統抵御雷擊辦法的針對性補充[4]。

3 輸電線路防雷接地設計

輸電線路在高負荷、長時間運行中較易受到大氣過電壓、工模電壓、公共電壓等元素影響，發生“絕緣閃絡”這一不良安全事故在其日常運轉中概率較高。對此，工作人員可對其執行調爬等實效性工藝措施，就污閃事故開展系列合規解決、處理，確保輸電線路自體具備的絕緣性能，提高該線路基于標準工作電壓下的運行穩定性。同時，據調查，催發輸電線路出現“閃絡”運行故障、事故的常見歸因多指向為大氣過電壓。

這一故障問題出現后，遭遇雷擊的輸電線路周邊處于地面位置的架空線路中，具有的三相導線裝置內部將會形成“感應雷”，其會與雷電自然放電先導現象共同伴生。加之先導通道布滿于電荷中，所以靜電感應可發生在導線內，使得周邊導線內存在的異號形式的束縛電荷承載于先導通道形成，將導線內原生負電荷被統一、集中排斥于導線自體遠端部位。如圖2 所示。

圖2 架空輸電線上的感應過電壓

就這一故障隱患，工作人員可采取避雷線安裝增設、避雷線裝置垂直保護角數值減少、線路絕緣性能強化、不平衡形式的絕緣保護工藝操作等實用性線路防雷技術、辦法[5]。

4 結語

作為電網系統正常運轉中必需依靠的關鍵構件之一，也是電力領域為社會、大眾持續供電的基本路徑載體，輸電線路安全性能的保障具有較高現實意義。因我國幅員遼闊，各地自然環境、常規天氣差異較大，在降雨頻發地區地域內，輸電線路遭受雷擊幾率顯著提升。不僅侵害線路主體及社會層面的運行秩序，為電力企業產生經濟、品牌、權威性等多方面的負面影響，還會對當地大眾安全帶來大量消極隱患。因此。電力企業應在輸電線路規劃、設計中，側重滲透核心性防雷擊理念。根據地區各類實況，增設與之高度契合的線路裝置防雷技術，多維度確保輸電線路抵御自然雷擊能力、成效，間接保證電力系統在當地的運轉質量，為社會有序運轉筑牢根本性電力服務基礎。