我國輸電線路運行現狀及防雷保護

孫祺智

（國網江蘇省電力有限公司鎮江供電分公司）

0 引言

隨著近年來我國電網建設速度的不斷加快，我國的電氣網絡已經基本覆蓋全國，而輸電線路是電力系統中十分重要的設備，是電網的重要組成部分。在進行現代化的電網規劃時，輸電線路相關規劃工作成為一項十分重要的內容。雖然輸電線路的發展速度極快，但根據相關的輸電線路運行數據顯示，實際狀況下輸電線路的運行受到許多不確定因素的影響較為明顯，尤其是在我國幅員遼闊的背景下，十分容易出現雷擊等諸多災害問題。所有因素的綜合產生，必然會導致我國的輸電線路供用電狀況受到影響，這對于我國現代電網的運行會產生極大的影響。我國現有的輸電線路在架設時主要分布在曠野、山區和丘陵等地區，尤其是在運行過程中容易受到多方面因素的影響，輕則導致輸電中斷，重則還有可能導致設備破壞引發大面積的停電事故，所以如何保障輸電線路在運行過程中的安全穩定是相關工作人員需要關注的一個重要課題。高壓輸電線路作為電力系統的核心構成，由于身處戶外極易受到環境因素的影響，特別是在雷雨等極端天氣，易導致高壓輸電線路發生故障，不僅影響電力系統穩定性，還直接影響用電安全。在此背景下，避雷器成為高壓輸電線路的重要構件，是保障高壓輸電線路極端天氣應對能力的關鍵。但是，高壓輸電線路避雷器安裝具有工藝復雜性高與環境復雜性高的特點，對安裝人員的技術能力與精力集中度具有較高的要求，增加了安全風險。在此背景下，自動化技術被用于高壓輸電線路避雷器安裝與更換工作之中，在保障電壓輸電線路正常運轉的情況下帶電作業，不僅降低了安裝人員的工作風險，還提高了避雷器安裝與更換的效率。

1 目前的輸電線路運行狀況分析

現階段我國的電網建設呈現快速發展的趨勢，而其中的輸電線路建設工程也越來越多，每一個輸電線路工程在建設時均具有其自身特點。首先在我國輸電線路工程不斷發展的背景下，科學技術水平也在不斷優化。我國在輸電線路建設中所選擇的新技術越來越多，而這些新技術的應用在一定程度上促進了我國輸電線路建設事業的不斷發展，這對于提高輸電線路的運行效率和安全性來說極為重要。在實際的輸電線路工程設計時，有許多工作人員的線路設計并沒有與實際狀況相結合，存在脫離實際的情況，十分不符合國家電力建設的需求，同時也會在一定程度上對輸電線路的運行產生影響［1］。除此之外，在我國工業化、現代化和城市化建設的背景下，現代人對于用電需求量在不斷增大，所以在進行輸電線路的建設時，需要滿足節省能源和大容量的要求。在建設新輸電線路時，我國建立了高電壓化、導線大面積化，在一定程度上增加了輸電線路的輸送容量，除此之外為了有效節約建設成本，老化線路不再進行鐵塔改造，而是直接將其更換為高溫低弧垂導線，在一定程度上使電網運行效率得到提升。

2 雷擊對輸電線路運行產生的影響

2.1 雷電高熱效應對輸電線路產生的危害

雷電在放電過程中會直接擊打在輸電線路上，在短短的一瞬間雷電就會產生極強的高熱效應，會在一瞬間轉化為數十萬安培的電流。此時雷電流會在輸電線路桿上形成較高的熱能，甚至還有可能達到金屬的熔化點，而雷擊有可能會導致輸電線路桿塔上的金屬導線出現熔化的情況，嚴重時還有可能出現斷線或者倒塌的情況。高溫會對電路的穩定性造成極大的影響，即使沒有出現倒塌或者斷線，都會導致電路的穩定性降低，出現電力波動甚至出現大面積停電的狀況，對于電力系統的穩定運行和工業的安全生產也會造成極大的威脅。

2.2 雷電產生的電磁感應會對輸電線路產生影響

雷電在形成過程中會受到多種因素的影響，出現電磁效應，而雷電在放電過程中擊打在輸電線路上，電磁效應就會在輸電線路上形成交變電磁場，這就會導致輸電線路中的電流突然增大，進而將輸電線路瞬間燒毀。除此之外，雷電在產生過程中會出現一定的機械效應，雷電的機械效應會導致被雷電擊中的物體出現物理性變化，嚴重時還有可能出現爆炸。在進入電力系統中，則會對變壓器和輸電線路等多項設備產生影響，對人們的生活和電力系統穩定性都會造成一定的影響。

3 雷擊案例分析與應對措施

雷電在放電時會直接擊打輸電線路，而在雷電與輸電線路接觸的短瞬之間就會產生極強的熱效應，甚至在一瞬間會產生數10萬A的電流，此時雷電流會在輸電線路桿上形成極高的熱能，甚至有可能在熱能的影響下導致金屬熔化，出現金屬導線受損的情況。而雷電在放電過程中擊打在輸電線路上，電磁效應就會在輸電線路上形成交變電磁場，導致輸電線路中的電流突然增大，進而將輸電線路瞬間燒毀。除此之外，雷電在產生過程中會出現一定的機械效應，雷電的機械效應會導致被雷電擊中的物體出現物理性變化，嚴重時還有可能出現爆炸。除此之外，高溫也必然會對電路的穩定性產生影響，即使設備沒有倒塌或者斷線，電路的穩定性和使用也必然會受到影響，累積會導致電路環境波動，甚至還有可能出現大面積停電。以某供電線路為例，該線路總長約59.147km，共126基鐵塔，某高壓輸電線路在投運期間內，由各類原因所導致的停電事故，兩年內約4起，其中雷擊導致的保護性動作跳閘約2起［2］。

從故障類型與故障原因的角度出發，雷擊對該供電線路的影響較大，其中雷擊類型主要包含繞擊、反擊以及直擊等，雷電過壓情況表現為雷過電壓、感應雷電過電壓、繞擊雷過電壓以及反擊雷過電壓等類型。由此可見，該供電線路雷擊故障風險較高，且處理復雜性較大。在該條供電線路中，常見的防雷措施，可以通過線路加裝避雷器以及桿塔接地電阻降低等方式進行處理。但這類建設方式在使用過程中，整體成本支出量較高。由此，避雷器加裝成為該條線路雷擊風險規避的主要手段。但是，由于避雷器的安裝易受到環境、人為主觀等因素的影響，存在較高的安裝難度與風險，傳統避雷器安裝方式的局限性顯露而出，自動化安裝技術成為發展趨向［3］。高壓輸電線塔避雷設施安裝如圖1所示。

圖1 高壓輸電線塔避雷設施安裝

4 防雷技術與輸電線路設計的融合方向

4.1 選擇合理的輸電線路設置路徑

由于我國幅員遼闊，不同地區的地理環境和自然環境存在一定的差異，在這樣的狀況下受到雷電襲擊的概率也有所不同，在近年來的相關研究中表明，受到雷電襲擊的地點往往是輸電線路在鋪設時路徑存在問題的地區。所以在進行輸電線路路徑的選擇時，相關工作人員一方面需要保障路徑設置的安全性，另一方面也需要盡可能避開容易出現雷電襲擊的地點。在進行工程項目的設計規劃時，前期的防雷規劃對于工程進度的管理來說極為重要，例如在工程項目實際設計的過程中并沒有進入現場做出相應的勘察，或是在進行勘查時獲得的各項參數并不到位，地質資料出現錯誤和遺漏都有可能導致在進行建筑工程的施工時設計圖紙出現缺陷或者漏洞，所以在進行實際的規劃時，工作人員需要保障設計規劃的合理性，只有這樣才能夠保障后期的工程防雷工作更加順利地開展。在進行安裝地點的選擇時，需要盡可能避免選擇在環山、水塘和樹木密集的區域，也不要選擇在土地電阻率可能會隨時出現變化或者已經發生變化的區域。在進行輸電線路的鋪設時，需要盡可能選擇在穩定的土地表面，盡可能不要選擇在山谷或者峽谷等地面高低變化的區域，尤其需要避開地下水位較高或者地下具有導體礦物質的區域，在進行選擇時，需要選擇土壤條件較好的山地地區，通過這種方式能夠有助于起到良好的防雷效果。防雷接地具體措施如圖2所示。

圖2 防雷接地具體措施

4.2 在輸電線路上進行避雷線的設置

在輸電線路上設置避雷線的主要目的是盡可能避免雷擊對輸電線路產生影響，而在整個過程中最重要的一項內容就是選擇正確的避雷線，需要盡可能保證避雷線與輸電線路之間完全適應，也需要在輸電線路的正確位置設置避雷線，相對來說較低電壓的輸出線路，不建議架設避雷線。而當輸電線路的電壓達到120kV時，需要進行全線避雷線布置。而在進行線路傳輸時，電壓如果在220～350kV之間，輸電線路不僅需要全程設置避雷線，還需要在每個月的暴風天氣中進行至少半個月的天氣預報［4］。對于電壓在500～700kV范圍內的輸電線路以及山區內都需要全程進行兩條避雷線的設置，必要時還可以根據當地的地理條件進行相應的調整，由相關工作人員做好全面的天氣預報。審核人員要對避雷線的設置環節規范化審核，提高各項數據復核成效，提高審核中多項數據真實性。對完整施工中避雷線的設置集中控制，做好多項數據位置、質量的有效復審。

4.3 在輸電線路上安裝避雷器

避雷器的應用在開展過程中能夠有助于一定程度上彌補避雷器應用不足的狀況，而在輸電線路安裝避雷器的過程中，相關工作人員需要設置一個固定值的雷電流值，雷電流值超過設定的固定值，避雷器則會啟動避雷器與避雷線，兩者之間配合應用則能夠使雷擊的電流得到有效的分流，使電流在短時間內進入地面。通過這種方式能夠使電路的穩定性得到保障，而為了保障輸電線路的電壓不會出現問題，在進行避雷器的安裝時也需要選擇效果最佳的鐵塔線路，從而對資源進行合理的應用，通過這種方式才能夠起到良好的防雷效果。在進行避雷器安裝時，施工單位的主管部門需要與責任人進行交流，詢問是否出現施工困難并且予以合適的援助，實行良好的循環管理模式，只有這樣才能夠使施工的安全性得到保障［5］。

4.4 合理進行避雷器安裝與調試

當前，市面上的避雷器具有多樣性特征，在外形、尺寸以及表面材質等方面具有較大差異。避雷器在使用時，地基接地焊接對于防雷工程的建設來說極為重要，這也是防雷工程焊接的第1個環節，工作人員需要保障地基焊接滿足質量需求，否則就有可能導致后續的焊接工作無法保質保量地完成，所以在進行基礎圈梁以及基礎鋼筋焊接和基礎鋼筋的金柱焊接時，工作人員就需要按要求進行處理，并逐個對檢查情況進行確認，尤其是需要重點檢查伸縮縫處的鋼筋是否處于連通狀態，進而保障防雷工程的建設質量。目前在進行高壓輸電線路避雷器的安裝與更換時，自動化技術通常需要兩個自動機器人共同完成［6］。其中主手爪在進行操作時操作對象為絕緣子，而副手爪的操作對象則為避雷器，在進行操作時主手爪的下端需要與絕緣桿進行連接。在進行機器人的供電時，所選擇的供電方式，包括系統供電和電池供電兩種不同的形式，主手爪頂部會配置電動扳手，在安裝時，則對螺母進行松緊操作，主手爪側端會設置抓握器以及抬升器，抬升器的主要功能是將絕緣子抬起。抓握器在使用過程中的功能，主要保障主手爪與橫擔的牢固度，使整個操作平臺處于穩定的狀態。

5 結束語

影響輸電線路運行的因素較多，并且其中存在一定的復雜性，而想要保障輸電線路的運行質量，并解決其中存在的雷擊損傷的問題，相關工作人員需要從實際出發，因地制宜地分析不同環境下輸電線路的運行狀況，做好防雷措施的改進并從線路設計、避雷器安裝以及避雷線設置等多個角度進行優化，使我國的電網建設具有更強的耐雷水平。