高壓輸配電線路的防雷措施探討

摘要：我國很多高壓輸配電線路建設在地廣人稀的區域，極易受到雷電的影響，進而導致電路跳閘的情況頻發，嚴重影響人們的生產生活。對此，首先對高壓輸配電線路雷擊的危害進行介紹；然后對高壓輸配電線路防雷技術進行分析；最后，結合實例，重點對高壓輸配電線路的防雷措施展開詳細研究，并制訂相關解決方案，以保證輸配電線路的正常運行。

關鍵詞：電力水利水電高壓輸配電線路防雷

DiscussiononLightningProtectionMeasuresforHigh-VoltageTransmissionandDistributionLines

JIANGWei1HEKunlong2*

1.QitaiBranchofWujiaquPowerGenerationCo.，Ltd.，ChinaThreeGorgesRenewables（Group）Co.，Ltd.，Changji，XinjiangUygurAutonomousRegion，831100China;2.GuizhouAnshunSanchawan HydroelectricPowerGenerationCo.，Ltd.，Anshun，GuizhouProvince，561200China

Abstract：Manyhigh-voltagetransmissionanddistributionlinesinourcountryarebuiltinvastandsparselypopulatedareas，whicharehighlysusceptibletotheimpactoflightning，leadingtofrequentcircuittripsandseriouslyaffectingpeople'sproductionandlife.Inthisregard，thisarticlefirstlyintroducesthehazardsoflightningstrikesonhigh-voltagetransmissionanddistributionlines，thenanalyzesthelightningprotectiontechnologyofhigh-voltagetransmissionanddistributionlines，andfinallycombinesexamplestoconductdetailedresearchonlightningprotectionmeasuresforhigh-voltagetransmissionanddistributionlines，andformulatesrelevantsolutionstoensurethenormaloperationoftransmissionanddistributionlines.

KeyWords：Power;Waterconservancyandhydropower;High-voltagetransmissionanddistributionlines;Lightningprotection

隨著我國經濟的快速發展，電網建設項目越來越多，輸配電線路在供電系統中發揮著至關重要的作用。在高壓輸配電線路建設運行中，會受到各種因素的影響，其中，雷電現象較為常見。雷擊現象的出現會導致輸配電線路出現故障，進而引發跳閘，嚴重影響居民的日常生活及企業正常生產。因此，需重視輸配電線路防雷工作，依據地區周圍環境的狀況，制訂出相關的解決方案，進而保障供電的穩定性。

1高壓輸配電線路雷擊的危害

在建設輸配電線路項目過程中，大多數部件的材料都屬于金屬類型，由于金屬的導電性能較強，因此，電線被雷電擊中的概率比較大，存在一定的危險性。當輸配線路被雷電擊中時，電流通過金屬材質的部件產生感應電流，輸配電線路中存在的感應電流會迅速增加輸配電線路的電壓值，導致輸配電線路故障的概率增加，若出現較為嚴重的雷擊現象，整個輸配電線路將會失效。高壓輸配電線路結構圖如圖1所示。

1.1線路雷電直擊危害

在一般情況下，雷電直擊出現的幾率較小，對輸配電線路產生的影響較低。但雷電直擊會形成巨大的電流和破壞力，若被擊中，會造成較大經濟損失。雷電在擊中避雷裝置時，輸配電線路會受到一定程度的損壞，這種情況下，雷電中的巨大電流會直接影響到接地電阻設備。在設置有避雷措施的地區，若被雷電直擊，則此地區電位數值出現較低，發生反擊的現象較為少見[1]。

1.2線路雷電反擊危害

在發生雷電反擊現象時，會產生較大的電流，使避雷裝置、高壓塔等相關設備受到破壞，在此電流直擊地面時，會導致接地電壓數值快速提升。

1.3線路雷電繞擊危害

在全部輸配電線路中設置避雷設備，可降低發生雷擊的概率。在安裝避雷設備的輸配電線路中，雖然依然可能發生雷擊的現象，但是，經過詳細的調查，發現雷電可避開避雷設備直擊導線，此現象被稱為雷電繞擊。當發生輸配電線路被雷電繞擊時，容易出現閃絡的情況，會對居民生活造成影響。雷電繞擊中產生的電流會避開各類防雷設備，并通過各類金屬材質組件的導電性能將產生的電流導入地面，塔的上端電位值迅速增加，導致絕緣層被點燃損壞，使周圍居民的生命財產無法得到保障[2]。

2高壓輸配電線路防雷技術

2.1防雷線安裝

在高壓輸配電線路設置防雷線，可減少被雷電擊中的概率，對此，需盡可能地避免雷電直擊電線，降低雷電產生的電流值。在建設防雷線過程中，需保障架空地線布置的合理性，并控制好防雷線的布置角度。在地廣人稀的地區，應采用有效的保護措施，因為該地區出現雷擊事故概率較大。在防雷線設計方面，需應用材質較好的金屬材料，并且保證其符合相關規定。

2.2降低桿塔與土壤的接地電阻

1. 在應用水平接地體時，可將其規劃在高壓塔周圍具有導電性質的土地、河流、水庫等并離高壓塔較遠處。由于水平接地體覆蓋在泥土中，容易出現生銹的現象，因此，需根據相關規定對其進行定期檢修。（2）在應用接地降阻劑時，需在水平接地體四周撒入防腐劑，此防腐劑可發揮降阻作用，減少泥土中電阻值。

2.3架設耦合地線

當高壓塔被雷電擊中出現閃絡反擊現象時，為確保建設輸配電線路正常運行，技術員需應用增大耦合系數的方法減少接地電阻數值和電感的強度，為線路防雷功能提高相應的保障。若高壓塔被雷電擊中，極易出現穩態電磁感應的情況，對此，技術員需應用桿塔接地射線電磁感應技術提升所有線路的耦合地系數。在雷擊災害高發地區，需在四周建設架空地線，若此線路被雷擊中，可應用分流方式和耦合的方式對雷電電流進行相應的處理，減少雷電對塔桿的影響，為輸配電線路正常運行提供保障[3]。

2.4采用不平衡絕緣

當高壓輸配電線路被雷電擊中后，若普通的放電防雷設施無法實現雙回線在同一時間段放電跳閘，則可應用平衡性較強的電絕緣。兩條電路中所安裝的復合絕緣子的數量各不相同，可減少發生停電的概率，確保電力的正常供應。

2.5避雷器安裝

在當前的輸配電線路中安裝防雷設備時，可依據該地區環境狀況采用以下兩種防雷方式，分別是閥式和管式。在應用閥式防雷裝置時，需對沖擊放電電壓等相關內容做好有效的控制。在應用管式防雷裝置時，可有效地解決放電過程中由工頻轉動形成的供電故障，因此，管式防雷設備被大范圍推廣應用。

2.6安裝自動重合裝置

高壓塔在被雷電擊中時，導致高壓輸配電線路發生跳閘現象。由于雷擊的電流存在時間較短，當出現閃絡性故障后會迅速消失。在建設高壓輸配電線路過程中，需安裝自動重合閘裝置，可保障居民用電不受影響。

2.7減少桿塔接地電阻，安裝可控放電避雷針

在開展防雷擊工作時，技術員可應用加載導電接地模塊方式和深埋式接地處理方式，有效降低高壓塔桿的電阻數值，確保輸配電線路防雷裝置的有效性。例如，110～500kV架空線路耐雷水平與桿塔接地電阻間的關系如表1所示，為了提升防雷保護的效果，需減少高壓桿塔接地電阻值，并對線路的抗壓性進行提升，進而減少發生跳閘的概率。如果高壓塔桿電阻值比較高的地區發生接地故障，則需應用布設接地極的方式解決。在建設高壓輸配電線路防雷裝置時，首先需做好防腐工作，再應用加工角鋼的方法將高壓桿塔接地極設置長度控制在1.6m左右、桿塔之間的距離控制在6m之內，并安裝放電防雷針，當遇到雷擊時，即可將對其造成的損壞降到最低[4]。

3高壓輸配電線路防雷措施應用實例

3.1工程概況

在某高壓輸變電工程建設中，該項目普通線路全長是751.7km。該項目推薦雷電天數為40d/a，根據該地區以往的氣象資料顯示，沿線輸電線路雷暴天數為30d/a左右，總線路年均雷電日數為25～40d/a。在建設高壓輸配電線路時，需設計出科學、合理的防雷方案。

3.2耐雷特性計算

該項目應用以下三種絕緣子串塔形，分別是Y形絕緣子串、V形緣子串及I形緣子串。在塔頭設計方法中應用V形緣子串，上端橫擔處設計距離空隙為7.0m，各層之間距離為20.8m。在該項目中，V形緣子串和Y形緣子串的空隙距離大致相同。在進行線路耐雷特征運算分析時，需對3個參數進行運算[5]。

3.2.1反擊跳閘率

高壓塔桿的工頻接地電阻在10～30Ω，線路運轉于1000kV，在單回線路中，反擊耐雷值在235～228kA。雙回線路同時出現反擊閃絡現象的概率較小，當一回線路的反擊耐雷值在182～195kA時，高壓桿塔工頻接地電阻值為1～5Ω。當應用V形絕緣子串、桿塔高為65m時，同塔雙回線路值可到達1000kV。

3.2.2繞擊跳閘率

當特高壓V形絕緣子串同塔雙回輸配電線路受到雷擊后，可應用電氣幾何模型法對雷電繞擊數值進行計算。在對高壓桿塔的線路繞擊跳閘率計算時，按照平原地貌的計算標準，得出輸電線路地面斜角處數值為0°。對高壓桿塔的繞擊跳閘率進行計算，結果是0.013次/（100km·a）。

3.2.3雷擊跳閘率

先計算出反擊跳閘率的數值，再計算出線路繞擊跳閘率的數值，將兩個數值相加，可得出線路雷擊跳閘率的數值。當交流500kV同塔雙回輸配電線路受到雷擊災害影響時，則跳閘率達到0.17次/（100km·a）；如果高壓同塔雙回輸配電線路被雷電擊中后，跳閘率在0.14～0.17次/（100km·a）。

3.3周邊區域規劃

在建設輸配電線路項目過程中，需勘察線路周圍地區環境，并根據線路40m內的山地、樹林及建筑物等體積較大的物質進行規劃。對于可能引起雷電繞擊現象的物質，均要求全面清除，防止安全事故的發生。

3.4設置避雷裝置

在建設防雷項目過程中，對于高壓塔桿點位，應盡量不移動其位置，防止發生絕緣子閃絡的現象，并科學、合理地設置防雷設備。在防雷設備方面，可選用多種防雷裝置。依據該項目建設相關要求，可采用以下兩種防雷裝置：（1）采用無間隙類型防雷裝置時，可連接在導線中吸收雷擊的電流，具有使用期限較長的特點；（2）在超高壓、特高壓等輸配電線路中，可應用帶串間隙型防雷設備，通過空氣間隙可直接連接導線，在電流的作用下，可充分發揮防雷效果，同時還具有間隙隔離性能。

4結語

綜上所述，在高壓輸配電線路運行過程中，發生雷擊的概率較大，若發生雷擊現象，會導致電力系統的損壞及生產生活受到嚴重影響。對此，需重視對輸配電線路的防雷設施，并科學、合理地規劃防雷裝置，可有效降低輸配電線路出現雷擊事故和跳閘概率。

參考文獻

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[4]彭向陽，鄧冶強，王羽，等.基于引雷塔陣列的輸電線路主動防雷和區域防雷效果評估[J].高電壓技術，2022，48（3）：1077-1088.

[5]曹偉，萬帥，谷山強，等.±800kV直流線路避雷器在錦蘇線上的應用[J].高壓電器，2020，56（5）：209-215.