高壓輸電線路防雷措施改進(jìn)研究

張維

（山西省安裝集團(tuán)股份有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

高壓輸電線路的可靠性和安全性是最為主要的運行標(biāo)準(zhǔn)。高壓輸電線路運行水平直接決定，直接決定了整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和可靠性。而高壓輸電線路在實際運行過程中，由于雷擊隱患、配置使用問題以及避雷線問題會影響運行質(zhì)量，常用的防雷措施主要有絕緣子、避雷線、塔桿、接地裝置等。但是，這些措施也無法全面提高高壓輸電線路的防雷水平，基于此，要探討高壓輸電線路防雷措施的改進(jìn)策略。

1 高壓輸電線路防雷意義

高壓輸電線路在運行過程中一旦遭遇雷擊事故，會對區(qū)域內(nèi)正常供電造成負(fù)面影響。所以，提高高壓輸電線路的防雷水平有著重要的價值。高壓輸電線路通常是在野外敷設(shè)的，在曠野敷設(shè)高壓輸電線路很容易受到雷擊事故的影響[1]。如果高壓輸電線路受到雷擊事故影響，會在短時間內(nèi)產(chǎn)生電壓過高的問題，而高壓輸電線路為了實現(xiàn)自我保護(hù)功能，通常會進(jìn)行自我斷電，這會導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)跳閘問題，影響整個電力系統(tǒng)的正常運行。

2 高壓輸電線路的安全問題

2.1 雷擊隱患影響

高壓輸電線路在實際運行過程中一旦遭遇雷擊事故影響，會導(dǎo)致整條線路跳閘，這會對區(qū)域供電能力造成嚴(yán)重影響。截至到目前為止，雷擊問題仍舊是影響輸電線路正常運行的最主要原因之一，也是對人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活產(chǎn)生最大影響的問題之一。除此之外，高壓輸電線路在實際運行過程中還會受到地形條件的影響。如果，高壓輸電線路建設(shè)在地形相對較高的位置，在雷雨天氣很容易遭到雷擊影響。需要深入探討高壓輸電線路的防雷技術(shù)，以保證高壓輸電線路在實際運行過程中不會受到自然條件以及地形條件的影響出現(xiàn)事故。

2.2 配置使用問題

高壓輸電線路在實際運行過程中之所以出現(xiàn)雷擊事故，與配置使用問題直接相關(guān)。高壓輸電線路在實際規(guī)劃建設(shè)過程中，已經(jīng)考慮到了雷擊問題，通常會使用絕緣配置阻止電流回流。首先，在絕緣配置實際設(shè)置過程中，如果無法正確使用，會對整個高壓輸電線路的運行能力產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至造成線路癱瘓問題[2]。其次，高壓輸電線路在實際運行過程中還會涉及絕緣體，一旦絕緣體脫落或受到外力打擊導(dǎo)致輸電線路直接裸露在自然環(huán)境之內(nèi)，很容易遭受雷擊事故影響。最后，高壓輸電線路在持續(xù)性使用過程中會出現(xiàn)老化問題，這也是導(dǎo)致高壓輸電線路遭受雷擊影響的主要因素之一。

2.3 避雷線問題

在分析高壓輸電線路主要構(gòu)架過程中可以發(fā)現(xiàn)，避雷線也是最為主要的構(gòu)件之一。通過使用避雷線可以有效提高高壓輸電線路的防雷水平，還可以有效規(guī)避輸電線路持續(xù)性運行過程中風(fēng)化、爆裂導(dǎo)致的安全問題[3]。但是，避雷線的局限性也是導(dǎo)致高壓輸電線路出現(xiàn)安全隱患的主要因素之一。高壓輸電線路在實際運行過程中，即使應(yīng)用了避雷線，也無法確保能夠完全規(guī)避雷擊事故。

3 高壓輸電線路常用防雷措施

3.1 應(yīng)用絕緣子

應(yīng)用防雷措施是提高高壓輸電線路運行穩(wěn)定性以及安全性的重要措施之一。在高壓輸電線路規(guī)劃過程中，已經(jīng)提高了對防雷內(nèi)容的關(guān)注程度，并且應(yīng)用了各類防雷措施，絕緣子就是高壓輸電線路架設(shè)過程中最常使用的防雷措施之一。通過在高壓輸電線路上安裝絕緣子，可以有效提高高壓輸電線路的防雷水平，這也是截至到目前為止最為通用的高壓輸電線路防雷措施之一。究其原因，主要是因為絕緣子是由不易導(dǎo)電的陶瓷以及鋼化玻璃等基礎(chǔ)材料構(gòu)成，可以起到較好的防雷效果，整體的成本相對可控，不會造成高壓輸電線路成本偏高的問題。此外，在高壓輸電線路中應(yīng)用絕緣子還可以有效提高支撐導(dǎo)線與防止電流回地的作用。

3.2 應(yīng)用避雷線

在分析高壓輸電線路常用防雷措施的過程中可以發(fā)現(xiàn)，部分高壓輸電線路在實際運行過程中，也會應(yīng)用避雷線不斷提高高壓輸電線路的防雷水平，避雷線在實際應(yīng)用過程中也可以稱之為架空地線。高壓輸電線路在實際運行過程中，一旦遭受到雷電打擊，可以通過避雷線有效遮蔽導(dǎo)線，最大程度上承擔(dān)雷電的電荷，然后由避雷線將大部分雷電電荷傳導(dǎo)進(jìn)入土地之內(nèi)，是一種有效的高壓電線路防雷措施。但是，避雷線在實際應(yīng)用過程中，對于角度有著嚴(yán)格的要求，如果角度過大，會影響地雷線的防雷水平。

3.3 架設(shè)塔桿

在高壓輸電線路防雷工作開展過程中，架設(shè)塔桿也是最為主要的防雷措施之一。高壓輸電線路在實際應(yīng)用過程中，可以通過塔桿起到一定的防雷作用。但是，傳統(tǒng)塔桿通常是由鋼質(zhì)材料或者是混凝土材料構(gòu)成的，在持續(xù)性使用過程中很容易受到自然環(huán)境的影響出現(xiàn)裂縫問題，這也是提高高壓輸電線路雷擊事故概率的主要因素之一。高壓輸電線路在實際運行過程中，如果使用了水泥塔桿，一旦遭受雷擊事故影響，會對水泥塔桿的整體結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生致命性的影響，甚至?xí)霈F(xiàn)塔桿爆裂以及倒桿等問題，嚴(yán)重影響區(qū)域內(nèi)供電水平[4]。

3.4 使用接地裝置

使用接地裝置也是高壓輸電線路在實際運行過程中，最常用的防雷措施之一。高壓輸電線路中的接地裝置主要是指，在高壓輸電線路架設(shè)過程中，將接地連接與地下埋設(shè)的接地聯(lián)網(wǎng)相互連接，這種設(shè)備就被稱之為接地裝置，可以有效降低雷擊事故對高壓輸電線路的影響。但是，在實際運行過程中，接地裝置也有一定的安全隱患。首先，接地裝置在實際應(yīng)用過程中會受到塔桿、地網(wǎng)、土壤等因素的影響，出現(xiàn)地網(wǎng)電化學(xué)腐蝕，這對于接地裝置的使用水平以及使用效率會造成負(fù)面影響。其次，接地裝置在實際運行的過程中，對于接地線敷設(shè)長度以及敷設(shè)深度都有著嚴(yán)格的要求。如果接地線的敷設(shè)長度及深度無法達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)，會對基地裝置的使用價值造成負(fù)面影響。

4 高壓輸電線路防雷改進(jìn)策略

4.1 加強(qiáng)絕緣子檢查

想要不斷提高高壓輸電線路的安全性和穩(wěn)定性，需要著重關(guān)注高壓輸電線路的絕緣性能，這樣才能確保高壓輸電線路在實際運行過程中即使遭受雷擊事故，也可以有效降低雷擊事故的影響范圍。首先，高壓輸電線路在實際架設(shè)過程中，如果架設(shè)于海拔較高的區(qū)域，發(fā)生雷擊事故的概率也相對較高。在此條件之下，如果想提高高壓輸電線路的絕緣水平，需要在高壓輸電線路架設(shè)過程中降低絕緣子情況，不斷加強(qiáng)絕緣子檢查。在實際檢查過程中，一旦發(fā)現(xiàn)絕緣子在實際運行過程中已經(jīng)處于較低值或者零值，檢修人員要及時對絕緣子進(jìn)行更換和處理，如圖1 所示。其次，高壓輸電線路在實際敷設(shè)過程中，即使不架設(shè)在海拔較高的區(qū)域，也很容易受到自然條件的影響，導(dǎo)致雷擊事故的發(fā)生概率相對較高。結(jié)合這一情況，在高壓輸電線的檢查工作開展過程中，要及時對輸電線路敷設(shè)區(qū)域土壤情況進(jìn)行全面分析，并且做好相應(yīng)測量以此來確定雷擊事故的發(fā)生概率。再次，在高壓輸電線路實際運行過程中，檢修人員要著重對絕緣子進(jìn)行檢查，確保絕緣子不會受到污染，而且整體結(jié)構(gòu)完整，處于正常的工作狀態(tài)。最后，在高壓輸電線路實際運行過程中，如果特定區(qū)域常規(guī)的防雷措施已經(jīng)無法發(fā)揮應(yīng)有的價值，檢修人員要使用不平衡絕緣方式降低雷擊事故的影響范圍。

圖1 高壓輸電線路更換絕緣子

4.2 強(qiáng)化避雷線架設(shè)工作

在探討高壓輸電線路防雷措施過程中，避雷線是最為基礎(chǔ)的防雷措施之一。主要是由于避雷線具有較好的防雷效果，而且具有較高的經(jīng)濟(jì)價值。但是，基于避雷線架設(shè)過程中的角度問題，在改進(jìn)高壓輸電線路防雷措施過程中，也要強(qiáng)化避雷線架設(shè)工作。首先，高壓輸電線路在架設(shè)避雷線過程中，盡量選擇雙避雷線模式進(jìn)行架設(shè)。其次，經(jīng)過大量實驗分析可以得知，雷擊事故一旦產(chǎn)生，會對導(dǎo)線形成沖擊影響。而輸電線路所處環(huán)境、塔桿高度、地質(zhì)情況等都會對沖擊現(xiàn)象的影響范圍以及影響程度產(chǎn)生影響。所以，在架設(shè)高壓輸電線路避雷線過程中，要結(jié)合區(qū)域的地質(zhì)條件，選擇最佳防雷方式，尤其要對避雷線的角度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，不斷提高避雷線的防雷水平。如果高壓輸電線路的電壓已經(jīng)達(dá)到上百千伏，那么在架設(shè)保護(hù)角過程中，需要充分考慮邊坡因素，使保護(hù)角小于5°。如果該輸電線路架設(shè)區(qū)域為平原地區(qū)，需要將保護(hù)角設(shè)置為0°以下[5]。

4.3 降低接地電阻

首先，在應(yīng)用塔桿接地電阻提高高壓輸電線路防雷水平過程中，需要對塔桿架設(shè)區(qū)域的地形條件、氣候條件以及高壓輸電線路的運行條件進(jìn)行全面的分析。其次，在架設(shè)塔桿接地電阻過程中，需要確保接地電阻、接地引下線具有良好的接觸效果。再次，在接地電阻施工過程中，需要建立嚴(yán)格的監(jiān)督管理體系，對接地電阻的安裝情況進(jìn)行監(jiān)管，確保實際接力電阻符合設(shè)計要求。最后，接地電阻的應(yīng)用價值與施工區(qū)域的土壤條件直接相關(guān)。如果施工區(qū)域的土壤本身電阻率相對較高，施工人員需要適當(dāng)應(yīng)用降阻劑，提高土壤與金屬接地裝置的接觸水平。

4.4 應(yīng)用避雷器

在改進(jìn)高壓輸電線路防雷措施過程中，增加避雷器也是最為主要的策略之一。通過增加避雷器，可以將雷電電荷快速導(dǎo)入電線之內(nèi)，并且傳入距離相對較近的塔桿，不僅可以減少雷擊事故造成的跳閘問題，還可以有效規(guī)避雷擊事故對絕緣子造成的傷害。但是，在選擇避雷器過程中需要著重關(guān)注塔桿情況以及避雷器的類型。例如，某一個高壓輸電線路塔桿在實際運行過程中經(jīng)常遭受雷擊事故影響，那么在安裝避雷器過程中，需要在三相上全部安裝避雷器，且在相近塔桿上也需要安裝避雷設(shè)備。除此之外，隨著科技水平的不斷進(jìn)步發(fā)展，避雷器的類型和功能越來越豐富，結(jié)合高壓輸電線路的實際防雷需求，檢修人員在選擇避雷器時，要盡量選擇包含間隙的避雷器作為主避雷器，這樣才能延延長避雷器的使用壽命。同時，避雷器在實際使用過程中，需要在自然環(huán)境內(nèi)進(jìn)行持續(xù)應(yīng)用，檢修人員需要著重關(guān)注避雷器的防水性能。圖2 為避雷器。

圖2 避雷器

4.5 架設(shè)耦合地線

架設(shè)耦合地線不僅可以提高高壓輸電線路的防雷水平，還可以確保高壓輸電線路即使遭受了雷擊事故影響，也不會出現(xiàn)跳閘問題。在耦合地線實際架設(shè)過程中，檢修人員需要著重對地線架設(shè)位置進(jìn)行規(guī)劃，選擇直掛式以及側(cè)掛式兩種不同的方式架設(shè)耦合地線，確保耦合地線在高壓輸電線路實際運行過程中，可以真正起到防雷作用，保證高壓輸電線路的運行安全。

5 結(jié)語

高壓輸電線路防雷對于保證高壓輸電線路運行的安全性和穩(wěn)定性有著重要的意義。結(jié)合高壓輸電線路運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的雷擊問題、配置問題、避雷線問題，在常規(guī)防雷過程中應(yīng)用的絕緣子、避雷線、接地裝置以及塔桿等方式已經(jīng)難以提高高壓輸電線路的防雷水平。所以，想要不斷提高高壓輸電線路的防雷水平，就要加強(qiáng)檢查絕原子、強(qiáng)化避雷線、降低接地電阻、應(yīng)用避雷器，同時架設(shè)耦合地線，保證高壓輸電線路運行安全。