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输电线路设计中的防雷措施探讨白宇

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第6期作者：白宇

[导读] 摘要：伴随我国城市化进程的快速发展以及人们生活水平质量的不断提升，我国社会对于电能的需求量也越来越大，这就为我国的电力事业发展带来了巨大的上升空间。

        国网宁城县供电公司内蒙古赤峰 024200
        摘要：伴随我国城市化进程的快速发展以及人们生活水平质量的不断提升，我国社会对于电能的需求量也越来越大，这就为我国的电力事业发展带来了巨大的上升空间。输电线路是电力工程中至关重要的部分，其运行稳定性直接影响着电能的正常输送，在输电线路运维过程中，雷击是一种较为常见且危害性较大的安全事故，输电线路遭受雷击会导致其线路短路，严重的还有可能引发火灾等问题。如何加强线路的防雷性能是保证输电线路安全稳定运行的前提。
        关键词：输电线路设计；防雷措施
        1雷击对输电线路的危害与作用机理
        1.1对输配电设施的物理损坏
        由于电气装置和电子元器件对电磁场、热效应以及强电流敏感性，输配电设施在遭受雷击时会受到多方面的损坏：（1）雷击瞬间释放的热量会造成线路断线、电力设施的金属材料熔断。（2）雷电的瞬时高压会击穿输电线路与电力设备的绝缘保护而引发电气火灾，同样会给输配电设施造成物理损坏。这些损坏对于输配电设施都是永久性损坏。瞬时性故障主要是指由雷电引起的绝缘子表面闪络、线路对树枝放电、大风引起的短时碰线、通过鸟类身体的放电等原因引起的短路。瞬时性故障由继电保护动作断开电源后，故障点的电弧自行熄火、绝缘强度重新恢复，故障自行消除，线路断路器自动重合闸恢复正常供电。
        1.2影响系统运行稳定性
        雷电产生的电磁场会干扰电气线路、电力设备的正常运行运行，雷击产生的感应过电压会造成电力设备、监测装置等的绝缘性能劣化，导致其运行稳定性下降。雷击引发的过电流也可能会触发电力系统的继电保护装置，发生停电跳闸事故，会给电力用户带来较为严重的损失。因此，雷击事件对输配电网络的运行会产生多方面的不利影响，应在设计规划过程中，合理的利用防雷设计技术，降低雷击事件发生的概率。
        2输电线路防雷设计中存在的问题分析
        2.1避雷线防雷存在的局限性
        避雷线设置在输电线路总的主要工作是进行防雷，当发生雷电灾害的时候，导线上面会产生强大额过电压，避雷线的作用是将导线进行遮蔽，将可能的将强大的过电压进行疏导，通过接地装置传入大地。但是避雷线对导线的保护并不是百分百的，也会存在一定的隐患问题。
        2.2接地装置存在的隐患
        输电线路中的接地装置是指埋在地下的和输电线路相连接的装置，接地装置在运行过程中存在一些问题，主要体现在两个方面，第一是电网会出现腐蚀的问题，电化学具有一定的腐蚀性，对电网产生了一定的破坏；第二是因为接地装置的施工质量问题，导致电阻会受到一定的影响，并不利于接地装置的正常运转。
        3输电线路设计中的防雷措施的应用
        3.1合理设置绝缘避雷线
        由于用途不同，输电线路避雷线的安装方式主要分为两种，分别是悬挂在杆塔之上、经过绝缘子和杆塔保持连接状态。由于输电线路电压等级的逐渐下降，线路自身的绝缘水平不断下降，避雷线防护效果下降。因为避雷线和周围导线之间存在一定距离，互感存在一定差别，所以在正常条件之下，三相导线负荷电流处于平衡状态，而避雷线中仍然存在纵电动势。若避雷线接地，该电动势则会产生电流，输电线路电能出现较大损失。当前阶段，超高压线路采取绝缘避雷线较多，可以显著减少能源的损耗。避雷线具有一定的绝缘性能，在雷击过程当中，其绝缘在雷电放电环节容易被击穿，避雷线此时处于接地状态，对输电线路的防雷效果不会产生较大影响。对于输电线路防雷设计人员来讲，在防雷设计工作当中，要综合考虑此区域的雷电活动，该地区雷电活动频率可以利用雷暴日或者雷暴小时表示，所谓雷暴日主要指的是一年当中出现雷电天数，雷暴小时指的是1h之内，听到雷声的次数。避雷线和塔脚电阻有效配合，在雷击过程当中，能够起到良好的降压作用。针对安装避雷线的输电线路，各个基础杆塔工频接地电阻不能够超过规定标准要求，要求如表1所示。
        表1含有避雷线输电线路杆塔的工频接地电阻要求

        3.2采用避雷器
        避雷器对于输电线路的竖向线路防雷保护发挥着重要作用，当避雷器的电压低于杆塔与导线电位差时，避雷器会进行自动分流，以避免绝缘子闪络问题。在当前避雷器的设计和应用中，氧化锌避雷器逐渐得到了推广和应用，其可以对感应雷过电压起到很好的一直作用，且质量较好，所以其开始逐渐取代传统的普通避雷器。氧化锌避雷器对绝缘子的绝缘层增加了防弧金具，使引起闪络的位置处在防护金属和绝缘子的贴胶之间，所以对于保护高压线路断线问题具有良好的效果。当出现较强雷电天气时，避雷器可以将雷击产生的过剩电压导入大地，起到对线路的保护作用。
        3.3自动合闸系统的应用
        基于电力输送线路的运行的需求，在电力输电系统的防雷设计的应用研发过程中要结合实际情况做好防雷技术在自动合闸系统的应用工作，结合现代化的防雷技术为电力自动合闸系统环节电力线路输送创造良好的运行环境，提高自动合闸系统的防雷效果，从而最大限度的确保电力整体电力输送系统的安全稳定运行。例如，某电力企业相关部门人员在实际的防雷技术应用中就针对自动合闸系统的防雷击问题进行深入研发，终于设计出适合该电力企业自动合闸系统防雷技术，促使企业的电力输送质量得到大幅度的提升，给电力企业带来巨大经济利益的同时也为企业的电力线路输送创造良好安全的防雷技术环境。
        3.4采用不平衡绝缘
        如今建立高压和超高压电网已经成为一种发展趋势，同杆架设的双回线越来越多。对于这类输电线路一般的防雷措施往往不能满足要求，所以现在广泛采用不平衡绝缘的方式使双回架空线路发生故障的几率减小。在双回路架空线路中，其中一条的绝缘子个数会有所减小，当雷击输电线路时，这条回路将会发生故障，线路跳闸。闪络后的导线相当于地线，由于线间的耦合作用，增大了耦合系数，从而增加了另外一条线路的耐雷水平，保证了一条线路的正常运行.
        3.5输电线路接地设计
        首先，需要做好杆塔的接地设计。在架空输电线路的初步设计阶段，要做好线路沿线的实地考察，避开雷击频发路段，确定合理路线。在此基础上对线路杆位的土壤电阻率进行测量，合理设置杆塔接地装置，确定出最符合当地环境实情的接地形式。其次，降低接地电阻。对于在土壤电阻比较低的地方架设输电线路，需要充分利用拉线及杆塔基础等进行自然接地，尽可能降低接地电阻。而对于土壤电阻率比较大的地方，可以采取外引接地方式、放射型接地方式、复合接地方式、连续伸长接地方式、物理接地方式以及换土方式等有效手段，降低杆塔的接地电阻。另外，加长接地极也是一种有效降低接地电阻的方式。最后，还可以使用降阻剂。随着电阻技术的不断进步，具有超高导电性的降阻剂得到逐步更新升级，在架空输电线路的接地设计中科学合理地使用降阻剂，能够通过有效降低接地电阻来实现输电线路防雷对于接地电阻的要求。降阻剂能够快速渗入到地面土壤中，大幅增加分散电流的范围，适合在土壤电阻率比较大的地方使用。
        4结束语
        输电线路雷击事件发生的因素与所在区域气象特点、地形地貌以及岩土导电性等不可控因素有关，也与输电线路设施、设备自身构造、材质以及物理性质的可控因素有关。在设计线路时，为防范雷击输电线路造成的影响和损失，可从可控因素的方面进行研究。综上所述，降低接地电阻与安装防雷措施是保护输电线路免遭雷击的有效方法。
        参考文献
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