高壓輸電工程中的防雷保護技術(shù)分析

北京城建集團有限責任公司 贠 杰

我國高壓輸電線路設施主要分布在空曠的野外，當雷擊輸電線路設施時，會產(chǎn)生非常高的電流，導致線路過載。為保護輸電設施、線路以及設備，通常保護裝置會切斷電流，實現(xiàn)自動斷電。但這種解決方法會嚴重影響我國電力工程的正常運營，導致相應地區(qū)停電現(xiàn)象的產(chǎn)生，不僅會讓企業(yè)的正常運行停止，造成相應的經(jīng)濟損失，還會影響居民的正常生活，給城市居民帶來許多不便。為降低雷擊對高壓輸電工程的破壞，減少事故發(fā)生的概率，就必須加大對高壓輸電線路當中的防雷技術(shù)的研究。通過研究高水平的防雷技術(shù)，讓電力工程在不同的環(huán)境、地域、地形、地貌以及氣候條件下均能夠?qū)崿F(xiàn)對雷電的有效防治，避免雷擊高壓線路，造成跳閘、線路斷電等情況發(fā)生，從而使高壓輸電工程在任何情況下都能夠穩(wěn)定傳輸電力，保障用電正常。

1 高壓輸電線路被雷擊的原因

缺少相應的防雷裝置。高壓輸電設備位于空曠的野外且高度較高，易與天空中雷電產(chǎn)生感應電流，從而造成輸電設備的破壞，而防雷裝置不足是高壓輸電線路遭遇雷擊的主要原因之一。如果在進行輸電線路構(gòu)建過程中，防雷裝置安裝數(shù)量過少或根本沒有安裝，那么就會提升輸電線路遭遇雷擊的概率，使輸電線路電流過載導致停電。而防雷裝置不足的主要原因是電力企業(yè)在構(gòu)建電力傳輸設施時，為節(jié)省開支、降低資金投入，減少防雷裝置或者根本不安裝防雷裝置，無法起到有效的防雷作用，致使高壓輸電線路在雷暴天氣被雷擊的概率大大提升，從而對輸電線路的正常運行產(chǎn)生非常大的影響。

輸電線路自身存在問題。除開高壓輸電線路防雷裝置數(shù)量不足的問題，在高壓配電線遭遇雷電雷擊的原因當中，配電線本身線路存在問題，也可能導致輸電線路被雷擊出現(xiàn)線路被破壞的現(xiàn)象。導致這種狀況出現(xiàn)的原因是：相關(guān)電力企業(yè)在輸電線路零部件的采購過程中因價格原因采購質(zhì)量較差的線路配件，導致這部分輸電線路在雷電天氣被雷擊的狀況下表現(xiàn)為電流承載能力不足，電流在規(guī)定范圍內(nèi)仍對輸電線路造成相應的破壞，使得輸電線路保護裝置啟動，對線路輸電進行斷閘處理，造成大面積停電，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟損失；其次，輸電線路本身在安裝配置過程中，因接地電阻安裝、線路架空等建造上無法避免的問題，導致輸電線路遭遇雷擊的概率大大提升，從而造成高壓輸電線路運行發(fā)生故障[1]。

設備和線路維修不到位。在高壓輸電線路的正常運行過程中，可能會因為各種各樣因素的出現(xiàn)導致運行問題的產(chǎn)生，而這些因素主要包括設備老化、設備突發(fā)性故障產(chǎn)生、設備維修不及時、導線接觸不良、自然因素或者人為原因，都會對設備的正常運行造成非常大的影響。當線路改造不及時或設備老化未進行相應的更換，可能會導致雷擊產(chǎn)生過載電流，引發(fā)配電設備故障。而配電設備故障或無法正常運行，都會造成輸電線路斷電情況的出現(xiàn)，輸電線路一旦斷電，會對輸電線路所在區(qū)域的居民的正常生活以及企業(yè)的正常運行造成非常大的影響，不僅會導致經(jīng)濟損失，同時也會影響用電發(fā)展。

2 高壓輸電工程防雷保護技術(shù)內(nèi)容

2.1 安裝防雷裝置

高壓輸電線路的位置一般都處于空曠的野外且高度較高，輸電線路被雷擊的概率非常大。而在這種情況下，就需要安裝相應的防雷裝置。通過防雷裝置的有效應用，降低雷電雷擊對輸電線路運行的影響。在高壓輸電線路的建設過程中，通常會選擇避雷針以及避雷器作為引導雷電的防雷保護裝置，確保該裝置能夠避免雷電對輸電線路本身的正常運行造成影響，提升輸電線路運行穩(wěn)定性。

其次，國家相關(guān)政策需要規(guī)定電力設施企業(yè)在進行高壓輸電線路建造時，要保證高壓輸電工程防雷裝置安裝的數(shù)量。避免因電力企業(yè)節(jié)省開支、降低資金投入、增加單位經(jīng)濟效益等原因減少防雷裝置數(shù)量或不安裝防雷裝置情況出現(xiàn)，從根本上提升雷擊預防水平，降低高壓輸電線路在雷暴天氣被雷擊的概率[2]。

2.2 雷電流引導技術(shù)

在傳統(tǒng)的高壓線路防雷保護技術(shù)的應用當中，通常是應用保護裝置實現(xiàn)電力傳輸過程中電流切斷以及跳閘，從而實現(xiàn)高壓輸電線路的保護目的。但這種方式會造成大量的經(jīng)濟損失。而雷電流引導技術(shù)的有效應用，可降低雷電對高壓輸電線路的破壞，也可避免保護裝置切斷電流所造成的經(jīng)濟損失。

其主要核心原理是通過在電力塔上安裝相應的避雷針或避雷器，吸引高壓線路被雷擊所產(chǎn)生的電流，并將其引導至地下電流存儲裝置，這樣不僅能夠降低雷電對高壓線路的破壞，同時，也能夠?qū)崿F(xiàn)雷電資源的二次利用以及存儲，為提升我國電力總量起到一定的推進作用。但該方案并不完善，比如，在避雷針的應用過程中，雖然避雷針能夠起到引雷作用，提高雷擊次數(shù)，但雷電所產(chǎn)生的電流在傳輸過程中會形成磁場，這個磁場與高壓電在線路當中傳輸?shù)拇艌鰰a(chǎn)生交流電，會使避雷針所保護的線路自然屏蔽裝置無法起到電磁感應屏蔽的作用，造成一些弱電設備因感應雷擊產(chǎn)生而出現(xiàn)損毀。

2.3 雷電絕緣技術(shù)

在高壓線路的防雷保護措施當中，雷電絕緣技術(shù)也是一種能夠提升高壓線路防雷保護有效性的措施。其使用原理是增加線路絕緣強度，避免線路被直接雷擊，導致線路電流瞬間增大，從而導致線路過載，引發(fā)電路故障。使用方法是在高桿塔上增加絕緣子片數(shù)或有效絕緣長度，并在跨越長導線和地線之間設置盡可能長的距離，以此達到提高線路絕緣性能的目標。該方法主要是使用具有較高沖擊閃絡電壓的絕緣子，防止雷擊對線路的破壞，避免線路電流過載導致自動保護裝置跳閘斷線，造成大面積停電現(xiàn)象。但該方法在實際使用過程中安裝危險性較大，且無法對所有區(qū)域的高壓輸電線路進行有效保護，需要較高的人力成本和物資成本才能夠?qū)崿F(xiàn)。

2.4 電阻增加技術(shù)

電阻增加技術(shù)的主要核心原理是通過使用接地降阻劑讓高壓線路當中的電阻隨時間的變化緩慢下降，從而避免線路過熱過載，導致保護裝置以及相關(guān)弱電設備被損毀的情況產(chǎn)生。通過降低雷擊帶來的破壞影響，從而實現(xiàn)高壓輸電線路，保護的目的。但該方法的使用會因為部分降阻劑當中的堿性成分的存在，會使得接地部分鈍化，造成接地阻劑腐蝕作用的體現(xiàn)。所以必須要在使用之前充分檢測，降阻劑的酸堿度，才能夠充分發(fā)揮其有效作用。

3 對應優(yōu)化措施

3.1 對輸電線路問題的檢查以及解決

輸電線路在構(gòu)建過程中，會因為本身存在問題而導致雷擊對其正常運行產(chǎn)生影響。為避免輸電線路自身存在問題而導致雷電雷擊對其正常運行產(chǎn)生影響，需要建立企業(yè)在構(gòu)建高壓輸電工程線路時，采購質(zhì)量較高的輸電線路零部件，保護輸電線路設施，保證設備的防雷電性能，提高輸電線路電流的承載能力，使輸電線路在國家標準的雷電電流的傳輸過程中盡可能的降低電流過載問題的影響，從而避免保護裝置啟動，減少線路輸電斷閘產(chǎn)生的情況，保障高壓輸電工程的穩(wěn)定運行，降低經(jīng)濟損失[3]。

3.2 使用消雷器降低雷擊概率

消雷器是一種防雷裝置，其使用原理是將消雷器設置于保護物上方，利用電離裝置外層的尖端電極吸引雷電，結(jié)合地電流收集器達到消雷的作用。為提升高壓輸電線路的防雷水平，降低雷電對高壓輸電工程的影響，可以在電塔頂端安裝消雷器，在地端的地表層內(nèi)放置電流收集裝置并連通兩個裝置，確保在雷暴天氣下消雷器能夠保持大地電位，在雷云電場強度不斷增強的情況下促使尖端電極周圍產(chǎn)生空氣電荷。使雷云中的負電荷與地面感應產(chǎn)生的正電荷發(fā)生中和作用，達到消雷的作用，從而降低雷電對高壓輸電工程的影響，減少因雷暴導致的線路跳閘造成區(qū)域性停電事故發(fā)生的次數(shù)。

3.3 設置防雷保護角度

防雷器的保護面積有限，只有保證防雷角度在防雷范圍內(nèi)，才能夠發(fā)揮防雷器保護作用，避免輸電線路產(chǎn)生閃絡現(xiàn)象。在處于山地環(huán)境的情況下進行輸電線路的架設工作時，需計算電塔塔桿保護角并校對防雷裝置在該角度下的保護面積，才能夠提升高壓輸電工程的防雷水平。由于山地區(qū)域電塔高度較高，且部分處于山頂，雷電雷擊方向大多都是垂直方。對于山頂?shù)碾娝枰笤O置頂端保護角度為90°，從而達到最大性能的雷電保護。

其次，避雷線具有電流引流作用，在雷擊發(fā)生后，空隙被擊穿時，會使避雷線與大地連接，從而降低防雷性能。為預防這種情況發(fā)生，需要根據(jù)該區(qū)域雷擊情況適當縮小避雷線的保護角，避免雷擊對輸電線路造成破壞性影響。除此之外，還需要對接地電阻進行檢查、維修或更換，通過對接地電阻值進行計算，保證電阻能夠正常運行。在確定電阻值需要增大的情況下，對裝置中的舊電阻進行淘汰作業(yè)，安裝阻值較大的新電阻，提升高壓輸電工程的防雷性能。

另一方面，在多回線路防雷工作中需結(jié)合現(xiàn)有防雷資料，正確預防雷擊跳閘事故，降低雷擊跳閘產(chǎn)生幾率，在取得電塔塔桿耐雷數(shù)據(jù)的前提下對輸電線路進行升級改造，提升輸電線路的防雷保護水平，確保雷暴天氣下高壓輸電工程能夠正常運行。

綜上，在現(xiàn)階段用電需求越來越大的情況下，對于高壓輸電線路的穩(wěn)定性有更嚴格的標準。為防止雷擊對高壓輸電線路的影響，可以通過安裝相應防雷裝置、采用先進的防雷保護技術(shù)、建立有效的運維巡檢機制、及時維修輸電線路設施，確保問題發(fā)生時能夠做到及時有效的解決，提升高壓輸電工程運行穩(wěn)定性，保障線路的輸電能力，從而體現(xiàn)高壓輸電工程的防雷性能。