浅谈输电线路防雷原理与设计--中国期刊网

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浅谈输电线路防雷原理与设计

发表时间：2020/9/23 来源：《基层建设》2020年第17期作者：王明华

[导读] 摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，输电线路建设越来越多。

        国网山东莒县供电公司山东省日照市莒县 276500
        摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，输电线路建设越来越多。输电线路运行过程中，外界的恶劣天气环境会对线路运行造成一定的影响。尤其是雷击导致线路跳闸的情况时有发生，因此对线路进行防雷设计非常重要。因此，本文首先探究了输电线路的防雷原理，随后列举了接地装置、绝缘避雷线、线路避雷器等防雷措施的设计安装，以提高输电线路安全稳定运行水平。
        关键词：输电线路；防雷技术；防雷设备
        引言
        随着我国社会经济化发展，人们的生活水平以及物质文化生活越来越高，这就意味着人们对于电能的需求越来越高，并且对于电力系统的安全性也越加重视。近些年来，架空输电线路遭受雷击的现象十分严重，对于架空输电线路造成一定程度的破坏，因此，对架空输电线路防雷措施的研究愈发重要。
        1输电线路受到雷击的形式
        第一，雷电感应。雷电感应分成静电感应与电磁感应，雷电流可以在其周围空间形成较大磁场，该磁场四周导体会产生特别高的电压，容易出现二次放电现象，破坏周围电气设备。第二，球形雷。此种雷击形式比较罕见，根据研究资料得知，球形雷能够通过门窗进入到房屋内部，对居民的生命安全产生较大威胁。第三，直击雷。一旦发生直击雷现象，在短时间内会产生特别大的雷电电流，电流侵入到地表，与雷击区域相接触的金属设备，会产生较大的对地电压，进而引发大规模的触电事故。
        2输电线路出现雷电干扰的原因
        输电线路雷害事故约能占到电力系统全部雷害事故的70%左右。结合实际来看，造成输电线路出现雷电干扰的原因包括5点。（1）输电线路缺少避雷器保护。即便是避雷器能够工作，但过高的雷电过电压也会造成输电线路绝缘子击穿放电。尤其是大多数输电线路所用避雷器种类比较杂，其动作电压、额定电压等参数存在较大的差异，更容易在雷电过电压的影响下出现避雷器爆炸事故。（2）避雷器接地不合理。由于受到场所的限制，有些避雷器接地电阻并不符合标准，出现了超标现象；有些避雷器接地引下线损坏，并未得到及时更换；有些埋入土中的接地引下线与接地体连接处出现了电化学腐蚀现象，导致避雷器失去应有的作用。（3）隔离开关、柱上断路器等处的避雷保护器安装不合理，导致隔离开关绝缘击穿。（4）为了节约输电线路建设成本，在建设初期采用了3～4回路，或者是6～8回同杆架设，以致于雷击发生时绝缘子对地闪络，甚至是产生较大工频续流，同杆架设的其他回路遭受到持续接地电弧影响出现短路。（5）没有定期进行输电线路的检修、维护，导致其中的绝缘弱电不能及时消除，使得输电线路耐雷性能下降。
        3输电线路中的防雷设计
        3.1架空输电线路的接地设计
        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。

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        3.2采用合适的防雷接地装置
        接地电阻是防雷措施中一个重要的参数，在防雷设计中具有重要意义。各种防雷设备要配备合适的接地装置才能达到降低过电压的目的，所以接地装置在防防雷中尤为关键。防雷接地是一种常见的接地装置，使接地电阻减小则可以增加输电线路的耐雷水平。如果接地电阻阻值过大，线路遭受雷电袭击时，杆塔顶端的电位将会随接地电阻值的增大而升高。过高的电位将使绝缘子发生击穿现象，导致线路出现故障；反之降低线路接地电阻则将降低杆塔顶端电位，对输电线路绝缘有一定的好处。输电线路大多处于室外有着错综复杂的地理环境，受环境的影响使得接地电阻大不相同。所以不同的环境与不同的接地体相对应，通过导线将接地体与避雷线相连接，埋藏在大地中的接地体大多采用扁形或圆形钢；由于有些环境中岩石的土壤电阻率较高，为了减小接地电阻有时需要加大接地体的尺寸。在高电压等级输电线路当中可采用增大接地网面积，接地网的电容与其面积成正比，电容值越大对应的电阻值将会越小；增加垂直接地体同样是利用电容增加的原理降低基地电阻。
        3.3线路避雷器设计
        在我国的避雷器市场中，氧化锌金属避雷器因其避雷效果良好、相对成本较低的特点被广泛运用，其主要分为两种，分别为有串联间隙与无间隙。线路避雷器与线路绝缘子之间为串联状态，在工频电压的作用下，电阻会达到一定高度，当电线受到雷击时，强烈的电流会进入避雷器当中，当雷击电压高于导线电压时，避雷器会立刻起到导电泄电的作用，以此降低电击产生的电压，保护线路安全。当电压数值降到了一定数值之后，避雷器会出现“高阻状态”，并同时停止导电泄电作业，通过正确安装线路避雷器，可以起到良好的避雷作用。
        3.4应用架空输电线路进行防雷工作的建议
        1）由于雷电危害会导致大量的人员伤亡和财产的损失，因此，这就需要人们时刻注意雷电活动的密切程度。同时，由于雷电活动的密集程度也与其架空输电线路建立的塔形，以及相关绝缘设备的优劣和所处地形因素有关。因此，为了保证防雷工作的顺利进行，就应该让相应工作人员先研究好当地的地理气象，同时也要了解好当地的地形条件以及相关雷电活动发生情况的总体数据，然后再通过相应的受力分析，来找到雷击产生的主要原因。这样才能够通过选择最适合当地的技术手段，来做好相应的雷电防护措施。2）任何一种防雷措施都不能够完全地解决雷害问题，因此为了有效地降低人员和财产的损失，应该提高相关人员的防雷意识，并通过理念宣讲，以及动员大会分析总结出如何高效地做好防雷工作，降低由于防雷意识不强而造成的伤害。同时，相关单位也应该与同类型的科研单位进行有效的合作，及时改进我国现有的架空输电线路防雷技术当中的不足之处，进行技术升级，有效地保证其防雷能力的提高。3）相关单位也应该对该地历年来所遭受的雷击资料进行有效的统计，并将实际应用过的防雷措施，其防雷击效果进行统计，建立出一套完整的防雷数据，有效地为后期解决防雷问题提供有力的数据支撑。同时，也可以实现问题的源头的查询，保证防雷工作的有效落实。
        结语
        综上所述，尽管输电线路及变电站饱受雷电的干扰，严重影响供电安全及可靠，但通过系列技术性的防雷措施，能够显著改善其防雷性能，最大限度的降低雷电对电网带来的破坏，实现电气设备的有效保护。随着防雷技术不断发展，未来输电线路及变电站防雷将会更加的高效，电网构架也将更加的安全。
        参考文献：
        [1]邓先林.探究输电线路的防雷设计与运维技术[J].智能城市，2020，6（3）：80-81.
        [2]李笑怡.防雷技术在输电线路设计的应用[J].集成电路应用，2020，37（1）：70-71.
        [3]邹国钦.架空输电线路防雷与接地的设计研究[J].大科技，2017（29）：146.