防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)的應(yīng)用

張馨予

摘要：伴隨著中時(shí)代不斷進(jìn)步與社會(huì)快速的發(fā)展，推動(dòng)電力工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，輸電線路的安裝量隨之也越來越多，絕大多數(shù)輸電線路在安裝完畢后都會(huì)因?yàn)楦鞣N原因發(fā)生這樣或那樣的事故，造成嚴(yán)重的損失。雷擊屬于輸電線路事故中最典型的一種，特別是對(duì)于高壓輸電線路來說，遭受雷擊的概率相較于普通輸電線路要高出很多，而且實(shí)施防雷措施也比較困難。本文主要分析雷電對(duì)輸電線路的不良影響，并闡述線路防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：防雷技術(shù);輸電線路;設(shè)計(jì);運(yùn)用

引言

高壓輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，由于其所經(jīng)之處的環(huán)境惡劣，大多為曠野、丘陵、水域或高山等，線路長(zhǎng)期暴露在自然界中，故極易受到外界的影響或破壞。目前雷擊仍然是危及輸電線路安全可靠運(yùn)行的主要因素，雷電擊中輸電線路是小概率事件，雷擊瞬時(shí)產(chǎn)生的高壓與強(qiáng)電流影響、破壞甚至摧毀輸電線路及相關(guān)電力設(shè)施，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成大范圍停電，因此防雷保護(hù)成為輸電線路設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

1雷電對(duì)于輸電線路的危害

雷電現(xiàn)象是生活中常見的自然現(xiàn)象，一般發(fā)生在容易下雨的季節(jié)，所以在夏季最容易發(fā)生雷電事故。雷電現(xiàn)象的發(fā)生隨著地理位置的變化出現(xiàn)頻率也會(huì)不一樣，在赤道附近最容易發(fā)生雷電現(xiàn)象，然后發(fā)生的頻率向南北極處遞減。大多數(shù)人知道的常識(shí)是，雷電現(xiàn)象容易發(fā)生在高層建筑上或是帶有尖端的建筑物上，其實(shí)輸電線路也經(jīng)常受到雷電現(xiàn)象的破壞。雷電對(duì)于輸電線路的危害主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。首先是雷電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，伴有嚴(yán)重的高熱效應(yīng)，所以當(dāng)雷電擊打在輸電線路上時(shí)，會(huì)瞬間產(chǎn)生數(shù)值非常大的電流甚至可達(dá)數(shù)十萬，這樣高的電流值會(huì)使得輸電線路的溫度上升到一個(gè)很高的數(shù)值，當(dāng)達(dá)到金屬融化點(diǎn)時(shí)，輸電線路中的金屬導(dǎo)線就會(huì)融化，甚至引發(fā)輸電線路桿塔的倒塌，這對(duì)于輸電線路的危害顯然是致命的，直接導(dǎo)致電力系統(tǒng)癱瘓。第二個(gè)方面就是來自于雷電現(xiàn)象的高壓效應(yīng)，雷電的電壓值可以達(dá)到十萬伏特以上，當(dāng)雷電擊發(fā)生在輸電線路時(shí)，如此高的電壓可以直接使得輸電線路發(fā)生短路、跳閘甚至燒壞變壓器，對(duì)于電氣設(shè)備和金屬導(dǎo)線的傷害都是非常巨大的，嚴(yán)重的情況就是引起火災(zāi)，造成人身安全和財(cái)產(chǎn)安全的巨大損失。除此之外就是雷電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)伴隨的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，這些電磁感應(yīng)會(huì)使得輸電線路形成電磁場(chǎng)，間接導(dǎo)致輸電線路的電流增大，和高熱效應(yīng)的危害結(jié)合在一起，對(duì)輸電線路的危害更是大大提高，甚至被損壞的輸電線路都無法修復(fù)。因此，在輸電線路中應(yīng)用防雷技術(shù)可以說是非常有必要的。

2防雷技術(shù)原理介紹

為了給輸電線路選擇合適的防雷技術(shù)，需要對(duì)雷電的放電原理和防雷技術(shù)原理進(jìn)行詳細(xì)分析和研究。人們生活在充滿水蒸氣的大氣環(huán)境中，當(dāng)大氣和上升氣流相遇時(shí)會(huì)導(dǎo)致大氣中的小水珠被各種電荷包圍，之后在氣流的帶動(dòng)下形成了上表面帶正電荷、中間正電荷和負(fù)電荷交織存在、下表面帶負(fù)電荷的云層，此種云層又叫雷云。雷云向地面的放電過程包括先導(dǎo)放電階段和主放電階段，先導(dǎo)通電階段因?yàn)槟程幍碾姾沙霈F(xiàn)積累過多的情況，導(dǎo)致空氣中一部分介質(zhì)的絕緣性質(zhì)發(fā)生了變化，形成了導(dǎo)電通道，導(dǎo)電通道的形成過程就是先導(dǎo)放電，此時(shí)雷云與大地的電壓會(huì)達(dá)到10mV。當(dāng)游離的異性電荷開始運(yùn)動(dòng)時(shí)主放電階段便開始，主放電階段的時(shí)間相對(duì)較短，但是此階段的電流達(dá)到了200多千安，有非常大的破壞性，之后電流波和電壓波通過放電通道進(jìn)行入雷擊點(diǎn)。當(dāng)氣體介質(zhì)在電場(chǎng)的作用下導(dǎo)致電解質(zhì)中一些帶電的質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量和移動(dòng)的速度達(dá)到最大值時(shí)，電介質(zhì)就會(huì)失去絕緣性，上述內(nèi)容即放電原理。通過上述原理可以對(duì)雷電的放電系數(shù)進(jìn)行研究，得到地面落雷密度值和雷電流幅值，通過對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的推導(dǎo)得出輸電線路和避雷線的耦合系數(shù)、輸電線路的耐雷水平計(jì)算公式、雷擊跳閘計(jì)算公式等，將計(jì)算所得值進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)計(jì)算。

3防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1做好防雷電技術(shù)的在輸電線路中的布局應(yīng)用工作

在電力企業(yè)的運(yùn)行管理中，輸電線路作為電力企業(yè)的傳輸?shù)闹匾d體，其設(shè)備安全性能的高低對(duì)于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)有著十分重要的作用和意義，因此電力企業(yè)在實(shí)際的輸電線路鋪設(shè)的過程中需要結(jié)合不同地區(qū)的地形地理因素做好防雷電因素的設(shè)計(jì)應(yīng)用研發(fā)工作，采用現(xiàn)代化的防雷技術(shù)，科學(xué)合理地對(duì)電力系統(tǒng)的輸電線路進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)布局，盡量避開水位高，礦產(chǎn)資源豐富。

3.2采用合適的防雷接地裝置

接地電阻是防雷措施中一個(gè)重要的參數(shù)，在防雷設(shè)計(jì)中具有重要意義。各種防雷設(shè)備要配備合適的接地裝置才能達(dá)到降低過電壓的目的，所以接地裝置在防防雷中尤為關(guān)鍵。防雷接地是一種常見的接地裝置，使接地電阻減小則可以增加輸電線路的耐雷水平。如果接地電阻阻值過大，線路遭受雷電襲擊時(shí)，桿塔頂端的電位將會(huì)隨接地電阻值的增大而升高。過高的電位將使絕緣子發(fā)生擊穿現(xiàn)象，導(dǎo)致線路出現(xiàn)故障;反之降低線路接地電阻則將降低桿塔頂端電位，對(duì)輸電線路絕緣有一定的好處。輸電線路大多處于室外有著錯(cuò)綜復(fù)雜的地理環(huán)境，受環(huán)境的影響使得接地電阻大不相同。所以不同的環(huán)境與不同的接地體相對(duì)應(yīng)，通過導(dǎo)線將接地體與避雷線相連接，埋藏在大地中的接地體大多采用扁形或圓形鋼;由于有些環(huán)境中巖石的土壤電阻率較高，為了減小接地電阻有時(shí)需要加大接地體的尺寸。在高電壓等級(jí)輸電線路當(dāng)中可采用增大接地網(wǎng)面積，接地網(wǎng)的電容與其面積成正比，電容值越大對(duì)應(yīng)的電阻值將會(huì)越小;增加垂直接地體同樣是利用電容增加的原理降低基地電阻。

3.3提高線路絕緣強(qiáng)度

輸電線路的絕緣水平主要取決于絕緣子，在過電壓下，如果絕緣子的絕緣強(qiáng)度不夠，則會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，從而導(dǎo)致線路故障。所以適當(dāng)增加絕緣子的個(gè)數(shù)、增加每一串絕緣子的表面積、增加絕緣子的爬電距離等方法可以有效提高閃絡(luò)電壓的大小，提高線路的耐雷水平。懸垂式絕緣子串對(duì)地雜散電容大于對(duì)導(dǎo)線雜散電容，導(dǎo)致絕緣子串上的電壓呈現(xiàn)U型分布，其中對(duì)導(dǎo)線側(cè)的電壓最高，對(duì)地側(cè)的電壓次之，中間的電壓最低。一般采用分裂導(dǎo)線或者加裝均壓環(huán)來使電位分布均勻。

3.4自動(dòng)合閘系統(tǒng)的應(yīng)用

自動(dòng)合閘系統(tǒng)顧名思義，就是在輸電線路遭受雷擊時(shí)，可以自動(dòng)關(guān)上閘門，關(guān)閉輸電線路的輸電功能，從而減少雷電后續(xù)對(duì)于輸電線路的破壞。自動(dòng)合閘系統(tǒng)近幾年一直是我國(guó)防雷技術(shù)研究的重點(diǎn)項(xiàng)目，所以自動(dòng)合閘系統(tǒng)一直在不斷的完善和進(jìn)步，自動(dòng)合閘系統(tǒng)對(duì)于減少雷電對(duì)于輸電線路的危害有著重要意義，未來一定也會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。

3.5減小接地電阻

使用避雷線和避雷器的防雷效果并不是最好的，為了使輸電線路的防雷效果提高，需要對(duì)接地的電阻進(jìn)行調(diào)整，讓接地電阻的值減小，下面對(duì)減小接地電阻的方法進(jìn)行介紹。（1）使用爆破技術(shù)。此種技術(shù)是一種新型的技術(shù)，主要原理是改變一定區(qū)域內(nèi)土壤的性質(zhì)，通過爆破的方法將一定區(qū)域的地面炸開，將電阻率比較小的物體壓入地下，從而改變土壤的導(dǎo)電性能。（2）使用適量的降阻劑。將降阻劑放置在鐵塔的附近，讓被包裹的電解質(zhì)、水分等快速地進(jìn)入土壤，從而達(dá)到降低土壤電阻的目標(biāo)。

結(jié)語

輸電線路的設(shè)計(jì)在整個(gè)國(guó)家電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)中占據(jù)非常重要的位置，因此，在進(jìn)行線路鋪設(shè)時(shí)一定要整體考慮各種細(xì)節(jié)問題，在鋪設(shè)輸電線路時(shí)一定要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境，科學(xué)合理地運(yùn)用領(lǐng)先的防雷技術(shù)，確保合理、科學(xué)、有效的輸電線路設(shè)計(jì)。

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