架空輸電線路防雷措施研究

劉元溥　陳文強　張兆坤

摘要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平提高，用電需求也與日俱增，電力系統(tǒng)的安全運行受到了人們的關注。架空輸電線路因為周邊環(huán)境復雜，所以更容易受到雷擊。為保護架空輸電線路安全，從而保障供電的安全和穩(wěn)定，必須結合架空輸電線路受雷擊的特點和原因，采取相應的防雷措施。

關鍵詞：架空輸電線路;雷擊;特點和原因;防雷

架空輸電線路本身因為施工難度大，如果設計存在不合理之處就可能會使輸電線路存在技術方面的問題。此外，架空輸電線路所處的環(huán)境十分復雜，常見于高山、丘陵等地，在一些線路較長且空曠區(qū)域內的架空線路更加容易受到雷電襲擊而產(chǎn)生破壞，從而影響供電的安全和穩(wěn)定性。解決架空輸電線路遭雷擊的問題，首先要分析線路遭雷擊的特點和具體原因，然后從防雷保護設計優(yōu)化開始。尤其要注重對線路接地電阻的設計和避雷線的架設。選擇合適的線路路徑做好對特殊地段的線路保護，采取合適的線路架設方式和接地電阻設置，從而提高架空輸電線路的整體防雷能力。

1架空輸電線路遭雷擊的特點和原因分析

1.1 架空輸電線路遭雷擊的特點

在雷雨天氣，因為架空輸電線路所處環(huán)境的復雜，所以很容易受到雷電襲擊，從而影響線路運行的安全和穩(wěn)定。對線路產(chǎn)生的具體危害是在雷擊電流經(jīng)過線路導體時可能會因為電流太大而產(chǎn)生熱量，當這些熱量超出輸電線路的承受范圍時就可能會導致線路避雷線被燒斷而無法起到保護的作用，最終就可能會使線路的絕緣子出現(xiàn)閃絡或擊穿的問題。一般來說，架空輸電線路發(fā)生雷擊有規(guī)律可尋，比如距離地面越遠越容易受到雷擊，比如土壤電阻率越高在該地方的輸電線路越不容易發(fā)生雷擊。

1.2 架空輸電線路遭雷擊的原因

架空輸電線路發(fā)生雷擊的原因有很多種，第一是因為線路中的材質本身絕緣性不強，或者是因為在長時間使用以后使得線路的絕緣性下降。第二在鋪設避雷線路時因為設計不合理，導致避雷線路被外界環(huán)境破壞，無法有效發(fā)揮避雷線的作用，或使避雷線超出了保護范圍無法保證線路輸電安全。第三，在線路鋪設中也可能存在避雷線接地不良、避雷線與導線之間距離太小的問題，這些都可能會使架空輸電線路的防雷性降低，增大雷擊發(fā)生概率。第四，架空輸電線路出現(xiàn)雷擊事故，也和沒有做好有效的防雷保護措施有關。

2架空輸電線路防雷保護措施

2.1 選擇合理的輸電線路路徑

在架空輸電線路選擇時首先為避免發(fā)生雷擊，必須要避開容易發(fā)生雷擊的地區(qū)，雷擊高發(fā)區(qū)常見于山地、丘陵等區(qū)域。這是因為這些區(qū)域土壤中含有導電礦物質，地下水位較高所以易導電。其次山坡和平原交界的地方是因為地形地貌發(fā)生了變化，土壤中的電阻率發(fā)生改變，電阻率下降，從而容易引起雷擊事故。另外在山區(qū)多風地帶、山口峽谷地帶等是因為經(jīng)常會發(fā)生雷暴雨，所以加大了雷擊事故的發(fā)生概率。在一些山丘的頂部，以及被山林湖泊所包圍的地區(qū)也容易發(fā)生雷擊事故，這些區(qū)域都要盡量避免。

2.2 對架空地線進行合理的設計

保障架空輸電線路安全的最直接和最有效的措施是設置架空地線，所以制定合理的方案、采取合理的地線架設方式才能提高架空地線防雷電的作用。合理設計架空地線，一方面可使電線在分流作用下減少進入到桿塔的雷電流、降低塔頂?shù)狞c位。另一方面地線對導線有耦合作用，可有效降低塔頭絕緣電壓，地線對導線還有一定的屏蔽功能，使導線上的感應過電壓得以下降?？傊?，在輸電線路導線附近設置耦合線，對雷擊電流會產(chǎn)生分流和耦合的作用，從而可降低桿塔絕緣電壓，提高線路的防雷性能，減少雷擊的跳閘率等。

2.3 降低接地電阻

架空輸電線路塔桿有一定接地電阻，接地電阻高低會直接影響雷擊電流導入大地效率，也就是說接地電阻越高，雷擊電流流入到大地的效率會下降，而其他沒有流入大地的電流會對輸電線路產(chǎn)生破壞，甚至可能會因為電流過大導致熱量過大而引起線路被燒毀。而如果接地電阻小則雷擊電流進入大地的效率會提高，短時間內就能將絕大部分的雷擊電流流入到大地中而降低了對輸電線路的破壞作用。所以在進行輸電線路防雷保護時，可通過降低線路塔桿的接地電阻來提高防雷保護的作用。一般來說，降低接地電阻的方式包括以下幾種：第一改良輸電線路塔桿接地土壤，也就是去除接地不好的土壤然后采用換土的方式對土壤接地性能進行改善，以此來降低桿塔的接地電阻。當輸電線路桿塔附近存在水域。則可將接地引入到水域中設置水下接地網(wǎng)，從而可降低桿塔接地電阻。第二種作為高架輸電線路桿塔接地主要泄流路徑，可通過增加接地極埋入深度、埋入數(shù)量來降低輸電線路桿塔接地電阻。此外可利用降阻劑來降低接地電阻。

2.4 安裝避雷器

隨著科學技術的發(fā)展，絕緣外套的避雷器、輸電線路避雷器防雷技術等出現(xiàn)并被廣泛應用到架空輸電線路防雷保護中。在安裝避雷器于架空輸電線路以后，有一部分的電流會進入到相近的桿塔，還有一部分的電流會經(jīng)過塔體而進入到地下。當雷擊電流較大時避雷器會產(chǎn)生分流作用，使雷擊電流經(jīng)避雷器進入到導線中，最后又進入到相近的桿塔中。因為架空地線中分流的雷擊電流會比避雷器分流的雷擊電流小，所以在雷擊發(fā)生時避雷器會在耦合作用下使導線電位提高，導線和桿塔頂端的電位差要小于絕緣子串的閃絡電壓，可有效避免閃絡問題的出現(xiàn)，實現(xiàn)防雷保護的目的。

2.5 架設耦合地線

耦合地線的作用是在輸電線路架空桿塔發(fā)生雷擊時產(chǎn)生連續(xù)性伸長接地動作，使基桿塔地網(wǎng)和相鄰地網(wǎng)連接起來，這樣就提高了相鄰桿塔對雷擊電流的分流效果和作用，可有效提升導線地線的耦合系數(shù)，最終可起到降低接地電阻、保證輸電線路供電安全的目的。

2.6 其他管理保護的措施

為保證架空輸電線路運行正常，可采用先進的科學技術對設備進行監(jiān)督控制，比如對架空輸電線路進行實時監(jiān)測、掌握設備運行參數(shù)、從而可提高對該設備的掌控能力。因為輸電線路常年處于惡劣的環(huán)境中，會受到各種自然因素的影響從而使電力載荷發(fā)生較大的變化。這時可通過架空輸電以及氣象參數(shù)測量系統(tǒng)實現(xiàn)對輸電設備和線路的在線監(jiān)督，并對獲得的數(shù)據(jù)進行分析，在此基礎上選擇合理的線路運行方式。另外，還應加強對輸電線路的檢查維修，及時發(fā)現(xiàn)輸電設備運行情況，根據(jù)在線檢測獲得的信息以及以往經(jīng)驗數(shù)據(jù)來分析線路運行中存在的危險因素，確定維修周期從而降低事故發(fā)生率。做好檢查維修、監(jiān)督管理工作也是降低雷擊事故發(fā)生率、保證輸電線路安全穩(wěn)定運行的有效措施，且能推動電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，推動我國架空輸電線路運行維護的發(fā)展。

3結語

綜上所述，輸電線路運行的質量將直接關系到電力系統(tǒng)運行的安全與穩(wěn)定，關系供電的質量，最終會對人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生影響。而架空輸電線路因為長時間在復雜多變的自然環(huán)境下運行，所以遭到雷擊的可能性較大，而一旦被雷電擊中就會使線路上的電力設備甚至整條線路發(fā)生損壞，不僅會影響正常供電，而且還會給企業(yè)帶來嚴重的經(jīng)濟損失，阻礙電力網(wǎng)絡的建設發(fā)展。為此，有必要做好相應防雷保護措施，以降低線路遭受雷擊的可能，保證人們的生命財產(chǎn)安全，保證電力系統(tǒng)的正常運行。

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