高壓輸配電線路的防雷措施研究

胡金龍

摘 ?要：高壓輸配電線路工程是我國電力系統(tǒng)中最重要的一環(huán)，而如何讓高壓輸配電線路防雷也一直是專家們重點研究的問題。本文將從雷電對高壓輸配電線路的影響，以及高壓輸配電線路防雷的原因這兩個方面入手，簡單闡述高壓輸配電線路的防雷措施。

關(guān)鍵詞：高壓輸配;電線路;防雷措施

前言：“聯(lián)合國國際減災(zāi)十年會議”最新公布，雷電災(zāi)害是最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一。據(jù)統(tǒng)計，在全世界，雷暴平均每分鐘發(fā)生2000次，造成人員傷亡每年超過10000人，而因雷電擊中高壓輸配電線路造成的電線短路、跳閘、信息系統(tǒng)癱瘓、火災(zāi)等事故頻發(fā)，導(dǎo)致全球每年直接經(jīng)濟(jì)損失超20億美元。

1.雷電對高壓輸配電線路的影響

因為高壓輸配電線路一般選在人跡罕至、環(huán)境惡劣的地方。桿塔架空搭建的建造方式，讓輸配電線路處在地勢高的位置，再加上金屬材質(zhì)，當(dāng)遇到雷雨天氣時，受到雷電波的干擾是比較輕微的影響，若是被雷電直擊，則會導(dǎo)致線路跳閘，輸電中斷，更嚴(yán)重的是，如果線路的絕緣保護(hù)層被擊穿，就會造成電氣火災(zāi)等更危險的事故。例如，2020年8月3日17時53分，遼寧省沈陽市，由于雷雨惡劣天氣導(dǎo)致雷電擊中沈遼西路附近的高壓輸配電線路而引燃草坪，所幸因消防救援支隊到場及時，使過火面積僅約10平方米，并未造成人員傷亡。

2.高壓輸配電線路防雷的原因

我國幅員遼闊，人口眾多，因此用電量也在逐年增加，2020年1月19日，據(jù)國家能源局報告，2019年，我國用電增長率分別為第一產(chǎn)業(yè)同比增長4.5%、第二產(chǎn)業(yè)同比增長3.1%、第三產(chǎn)業(yè)同比增長9.5%、城鄉(xiāng)居民生活同比增長5.7%，全年共用電72255億千瓦時，發(fā)展到2020年8月，這一個月之內(nèi)全社會用電就高達(dá)7294億千瓦時，同比增長7.7百分點。因此，只有不斷完善高壓輸配電線路配置，才能保障我國電力系統(tǒng)持續(xù)正常運轉(zhuǎn)。可據(jù)統(tǒng)計，中國因雷擊導(dǎo)致高壓輸配電線路遭破壞造成的財產(chǎn)損失高達(dá)上百億。

3.高壓輸配電線路的防雷措施

3.1安裝避雷器

安裝避雷器是使野外高壓輸配電線路避免雷擊的方法之一，也是最基本，使用最廣泛的避雷方法。避雷器可以有效提升高壓輸配電線路的抗雷干擾能力，但由于受到高壓輸配電線路一般都架設(shè)在復(fù)雜環(huán)境的現(xiàn)實情況影響，再加上避雷器有一定的使用條件需要考慮，因此要結(jié)合具體的環(huán)境情況來有計劃地綜合確定避雷器的位置分布[1]。在避雷器的安裝過程中，要注意科學(xué)性與合理性，因此要從安裝避雷器的三個階段來分別考慮：首先，是在安裝之前，通過對當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，具體的氣候的合理分析與把握，預(yù)測出安裝避雷器位置得詳細(xì)且周密的計劃;其次，是在安裝的過程當(dāng)中，要結(jié)合以往產(chǎn)生雷擊的經(jīng)驗，在雷電災(zāi)害高度頻發(fā)的區(qū)域進(jìn)行重點防護(hù)，以求效益最大化;最后，是在安裝完成之后，一定要對安裝部分進(jìn)行經(jīng)常及時且嚴(yán)格的檢查工作，使其一直處于安全標(biāo)準(zhǔn)線以內(nèi)，這樣才能將避雷器對高壓輸配電線路的防雷作用發(fā)揮到極致。

3.2降低接地電阻

因為接地電阻的大小同時也間接地反映了防雷能力，所以針對高壓輸配電線路桿塔的防雷，降低接地電阻是有效的方式之一，該方法的原理主要是通過降低桿塔頂部的電位來降低雷擊概率，也就是說，當(dāng)桿塔被雷直擊時，因為桿塔頂部的電位變低，高壓輸配電線路上的絕緣體不會輕易被擊穿，這樣就不會引起電壓跳閘。而降低接地電阻的方法一般分三種：第一種方法是降阻劑，用降阻劑主要是利用其偏堿性來保護(hù)接地體，但該種方法卻會在一定程度上對接地電阻產(chǎn)生腐蝕性，因此只能在短期內(nèi)使用;第二種方法是爆破接地，爆破接地技術(shù)的著手點在于土壤，通過向爆破后的土壤中加入降電阻的材料來改良土壤，降低土壤的電阻率，從而使接地電阻降低，提升高壓輸配電線路的防雷能力;第三種方法是增大接地而積，該方法是降低接地電阻措施中應(yīng)用最普遍的一種方法，其原理是，接觸面積與接地電阻成反比，即只要擴(kuò)大接地面積就會達(dá)到減小接地電阻的效果，雖然該方法耗材多，但卻可以長期使用，后期維護(hù)也比前兩種方法更容易。經(jīng)過反復(fù)地實驗證明，以500kV線路為例，每降低接地電阻5Ω時，線路的抗雷擊水平就會提高20%，同時跳閘率隨之降低4.5%。

3.3減少保護(hù)角

所謂的保護(hù)角，就是避雷線以及外側(cè)導(dǎo)線之間所成的垂直夾角，減少保護(hù)角可以有效提高絕緣等級以及避雷線的耐雷水平，也就是說，在一定程度上對雷電進(jìn)行封堵，避免線路斷線，因此，該種方法也被叫做堵塞型防雷技術(shù)[2]。由于在高壓輸電線路的運行過程中保護(hù)角不能發(fā)生改變，因此應(yīng)該在輸電線路架設(shè)完成之前預(yù)算出保護(hù)角，一般來說，當(dāng)高壓輸配電線路桿塔高度大于40m時，保護(hù)角應(yīng)小于5°，另外，因為山林中雷擊發(fā)生的幾率更大，所以分布在山林中的避雷線保護(hù)角應(yīng)該更小。具體的操作方法為將三相導(dǎo)線按三角形的接法排布，通過提高避雷線頂端的高度來縮小保護(hù)角。還是以500kV線路為例，當(dāng)處在山林中時，在考慮邊坡的基礎(chǔ)上，保護(hù)角應(yīng)小于或等于-5°;當(dāng)處在平原中時，保護(hù)角應(yīng)小于或等于0°，也就是說，保護(hù)角的度數(shù)要么是0°要么是負(fù)數(shù)。

3.4氣體噴射滅弧

氣體滅弧又被叫做氣體噴射滅弧，是最近幾年才興起的新型防雷措施，主要分為沖擊疏導(dǎo)、氣體噴射、工頻阻塞這三步，即為疏導(dǎo)加堵塞結(jié)合，其方式可分為外能式和內(nèi)能式兩種，這里的“內(nèi)”、“外”主要是指裝置內(nèi)、外的氣體。具體來說：外能式是通過外部設(shè)備產(chǎn)生氣體，在輸電線路被雷擊后，外部設(shè)備產(chǎn)生的氣體會將電弧熄滅，外部設(shè)備一般分為角式或管型避雷器以及固相氣流滅弧防雷裝置;內(nèi)能式是通過內(nèi)部設(shè)備產(chǎn)生氣體，將雷擊所產(chǎn)生的能量，在壓縮或加熱設(shè)備中已有空氣介質(zhì)的作用下，產(chǎn)生噴射氣體從而將電弧熄滅。但無論是外能式還是內(nèi)能式，都是采用氣體滅弧的方式，都會實現(xiàn)滅弧防雷的效果。

3.5提高線路絕緣性

因為避雷線直接接地，可以避免高壓輸配電線路不被雷電直擊，所以，安裝避雷線作為一種最有效的防雷措施被廣泛應(yīng)用。避雷線與輸配電線路形成的藕合作用會通過增大藕合系數(shù)來為高壓輸配電線路提供保障[3]。除此之外，就算是意外被雷電直擊中也會降低因雷擊而產(chǎn)生的過電壓，從而避免跳閘。盡管如此，也無法完全避免因雷擊導(dǎo)致的破壞，因此，只能盡可能地提高線路絕緣性，除了以上常見的方法外，還可以讓避雷線在經(jīng)過絕緣子串之后再與輸配電線路相連，以此

3.6合理選擇線路走向

在對各個地區(qū)地形的研究以及經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，將經(jīng)常發(fā)生雷電襲擊的地區(qū)標(biāo)注出來，這些被標(biāo)注出來的地區(qū)就是通常情況下所說的易擊區(qū)。因此，在高壓輸電線路的分布設(shè)計中，一定要避開這些危險高發(fā)區(qū)域，合理規(guī)劃線路，但在實際的架設(shè)過程中，一定會發(fā)生實在無法避開的情況，就要將該部分線路作為重點防雷保護(hù)區(qū)，并采取相應(yīng)的措施對線路進(jìn)行保護(hù)，從而減少雷電對高壓輸電線路的影響。除此之外，還應(yīng)配合線路維修部門，在高壓輸電線路架設(shè)完成后，增加巡視工作，加強運營與維護(hù)。

結(jié)論：綜上所述，由于高壓輸電線路在我國的重要地位，以及雷電對其造成的嚴(yán)重危害，提高高壓輸電線路的防雷能力勢在必行。經(jīng)上文分析可以得出，通過安裝避雷器、降低接地電阻、減少保護(hù)角、氣體噴射滅弧、提高線路絕緣性可以有效提高高壓輸電線路的防雷能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]徐世澤，龔堅剛，李江濤.中重冰區(qū)輸電線路防雷措施及分區(qū)防雷研究[J].電瓷避雷器，2021（04）：47-54.

[3]陳詩琦，高振國.配電線路防雷措施及保護(hù)效果分析[J].電子世界，2021（13）：24-25.