配电工程的防雷设计研究

黄智健

（广州市海珠区防雷设施检测所　广东　广州　510260）

配电工程的防雷设计研究

黄智健

（广州市海珠区防雷设施检测所广东广州510260）

由于供电线路一般情况下都是分布在野外或者是旷野山区，另外加上其非常大的输电量，因此这些因素都会导致输电的中途过程中的存在着非常多的影响因素。所以说，采取有效的防雷工作对于输配电线路的运电就显得非常重要了，在运电过程中万一遭到雷击而会直接导致各种危险的发生，严重时会造成人畜的不必要伤亡。因此，要细心对输配电线路的保护措施进行规划，所以说对配电工程的防雷设计就显得非常重要且值得讨论。

配电工程；防雷；设计

1　引言

通过这些年来的发展，输配电线路的防雷工程已经逐渐发展成为了一项重要的系统工程，要做好防雷工作应该要统筹考虑各方面多种会引起雷击的因素，这样才能有效的进行配电工程的防雷。这些年来，输配电线路的防雷工程逐渐得到重视，而要想将防雷工作做好就必须在各方面统筹考虑各种产生雷击的因素，以及防雷的措施以降低危害。发生雷击现象是在输配电线路当前供电过程中可能会经常碰到的问题，在野外的输电过程中变化多端的天气对其有着直接且较为严重的影响。各种自然变化是造成输配电线路经常发生故障的主要影响因素。像这种发生的工程危害主要是以非人为因素为主要影响因素的情况，传统的固定的解决措施是无法从根本上扭转这一局面的。因此，要想将输电线路的不良影响降低到最小，就必须要使雷击现象的发生概率达到最小。所以，针对这种情况，我们必须得将造成雷击现象的各个因素纳入全面考虑当中，这样才可能在最大程度上降低因雷击而产生的诸多有害影响。要做好输配电线路上的防雷设计方案，首先要将防雷工作做好。

2　配电线路受雷击闪络的原理和雷击的危害

2.1配电线路受雷击闪络的原理

配电线路受雷击闪络，即塔顶的电位会在线路杆塔受到雷击时迅速拉高，这时已被拉高的电位与线路感应电位的电位差如果超过了绝缘子50%的放电电压时就会发生闪络。影响一个杆塔的耐雷击水平高低主要有三个方面的因素：①雷击电流的大小。雷击电流的大小与发生闪络的难易度成正比；②绝缘子的放电电压的大小。绝缘子放电电压越大越不容易发生闪络；③杆塔的接地电阻。杆塔接地电阻越小越不容易发生闪络。知道了配电线路受雷击闪络的原理及这些影响因素，就可以从提高杆塔耐雷水平这方面考虑，以提高配电线路防雷水平。

2.2雷击的危害

雷电是一种自然现象，当云层中、云层间或者云与大地之间的电位差达到了一定程度就会发生猛烈的放电现象，并伴随着巨大的响声，简单来说也就是大气中的放电现象。当建筑物或者人体等被雷击中时，雷电高达几万安培的电流会产生巨大的热量以及电磁效应，它带来的危害是毁灭性的，如果没有很好的防雷保护措施，会造成建筑物的猛烈燃烧、设备直接损毁、人体灼伤等。在这里特别要强调的就是配电线路，雷电对配电线路会产生致命的打击。在实际工程建设中，如果做出妥善的防雷措施，如果相关人员没有对过去在电力运输工程中发生的诸多事故有一个清楚的了解，就不能明确精准的把握输电线路在防雷设计中的设计方向，导致雷击现象发生在输电线路上，其在过电压的作用下受到剧烈的影响，再加上输电线路放过电的完全绝缘部分也有可能发生短路现象，最终造成电路紧急装置断电跳闸。这种事故会严重的影响到社会上工程项目的进展和日常生活中的生产消费甚至不必要的人员伤亡。在实际环境下，如果线路遭受到雷击，就会导致由于高温而引燃树木从而造成野外的失火、毁坏高层的建筑物造成人员伤亡及不必要的经济损失等。

3　配电工程的主要防雷技术分析及应用

3.1器械及时感应雷过电压技术

据研究表明，雷雨天气下，雷云中所含有的负电荷受到地面附近输电线路的电压影响会凝聚在一起，如果在输电导线的末端产生大量的正电荷的情况下，云层带走大量负电荷，带走大量负电荷的云层在与输配电线产生静电的聚集处放电，就会使导线在极短时间内释放大量的电荷，并以波的形式向输电线路的两侧快速移动，因此产生感应电过压，会给配电线路带来毁坏性的打击。因此可以利用器械及时感应雷过电压，以及时做预防。

3.2避雷针以及避雷器

避雷针和避雷器是我们大家最常见的防雷设备。避雷针的避雷原理就是使雷云电场畸变，诱发雷闪对其放电，通过转移对象来达到保护线路的作用。但是避雷针的保护范围是类似于圆锥体形状的空间区域，其保护范围与其高度成正比，在实际运用中，保护范围十分有限。所以在实际工程应用中往往为了扩大避雷针保护范围，而采用多支避雷针联合保护的防雷电方法，使雷击事故发生的概率达到最小。对重要配电设备线路的保护方面也广泛用到避雷针，但传统的避雷针存在一些弊端，如会引发下行雷放电，反而影响周边保护设备，但如果采用现代的可控避雷针，它相较于传统的避雷针发挥的作用优势在于引发雷电流小的上行雷对其发生雷闪，这样就能避开雷电流大的下行雷闪，从而更好发挥防雷保护的作用。避雷器，即为了防止雷电波沿线路侵入变电站或其它建筑物危害电气设备绝缘的一种防雷装置。避雷器和避雷针之间还是存在很大不同的，避雷器的导线连接方式一般是并联，它的工作原理是如果线路受到雷击或者因雷击而产生感应电，当其电位差超过避雷器耐受电压时，避雷器就会将产生的雷电流引导至大地，从而保护线路不会因雷击而造成断裂。避雷器还有不同的种类，可分有间隙和无间隙避雷器，有间隙避雷器的“间隙”，是为了在受到雷击时可击穿间隙使雷电流分流，而无间隙避雷器是利用受到雷击后的金属氧化物电阻会下降原理，从而起到分流作用。对于这两种用于线路防雷的避雷器，都有自己的优势，需结合具体实际运用。目前还产生以上两种的改进型避雷装置，即带环装间隙金属氧化物避雷器和外串间隙线路型避雷器，在中国的话外串间隙线路型避雷器在线路防雷上运用较多。对于避雷器的安装也是需要注意的，在安装时输电线路上的塔杆也需要进行相应的改造，所以工作人员一定要在工程开始实施之前做好准备工作，有选择地进行测试安装，并且尽量选择有代表性的输电路段。还有一点需要注意的是避雷针、避雷器这些防雷设备长期暴露在室外，易发生腐蚀老化，因此平时需对其做适当的防腐蚀措施，以延长其使用寿命。

3.3输电线路的绝缘管理

在工程中绝缘管理措施是非常重要的一个手段。输电线路的遍布面非常广，在野外地区，对于地形复杂或者地域特点多变的个别地段就需要采用大跨越高杆塔，高杆塔可增大导线与大地的距离，以此增加杆塔落雷的概率。杆塔越往顶端，电位越高，使其感应过电压大，其受到雷电间接击伤的概率也就比较大。在这种情况下就可以通过在高杆塔的顶部增加绝缘子的串片数，使绝缘子在顶部发挥作用，以达到降低线路的断电跳闸率的目的。这里还需要强调的一点就是，绝缘子串在受到雷电冲击后产生的瞬间电压主要取决于绝缘子串的长度，而和绝缘子的型式没有紧密联系，但是在实际的线路设计过程中还是通过根据实际使用的绝缘子型号来检验线路的耐雷水平，而不是按雷电过电压的要求来选择绝缘子串的绝缘子强度，但即使是这样，还应具体问题具体分析，根据实际情况而定。

3.4电力系统防雷的维护检修

输电线路在进行长期的输电工作中难免会发生电路老化等现象，如果不定时及时做好供电电路的检修工作，就会很容易出现因电路老化造成事故的发生。由于输电线路分布范围广、数量多、且大多遍布在极易受雷击的山区野外等恶劣环境下，而且将已发生的事故情况汇总分析得出经常发生雷击输配电大部分的原因就是线路的永久老化而不能进行正常的工作生产，最终导致一系列事故的发生，所以可以看出线路的维护检修是防雷工作的重点，我们不仅要投身于生产的研究，还应该多注意要及时对工程用材进行维护检修。要不断加强对输电线路的检修和管理，从对雷击造成重大事故的预防和降低雷击断电事故概率出发，对经常对遭受雷击的输电路段进行分析和总结，不断加强输电线路自身绝缘技术并对配电工程项目进行安全设计规划，以保证配电工程的输电线路设计的有效性。

4　结语

电力对国民经济发展起着非常重要的作用，电力的可靠供应是国民经济发展的有力保障。

对配电工程中的防雷技术有着清楚的认识，对防雷措施的合理应用可以有效的防止输电线路遭雷击事故，降低因雷击造成的危害和损失，可有效提升电力系统可靠性。但是就目前而言，尽管避雷针、避雷器等避雷设备防雷效果较好，但是由于成本以及维护等问题不可能大范围使用，因此还需要不断探索，研究出更加先进完善的防雷技术，应对输电工程在各种环境下的环境下的安全运作。雷击是不可避免的，但是如果认真学习，能清晰的认识雷击产生的条件，并且在工作中积极深入研究设计出科学有效的输配电线路防雷设计方案，雷击现象带来的伤害就一定会逐渐减少。防雷作为电力企业长期必须面对的一个问题，需要时刻努力去改善和提高防雷效果。

[1]张岩，张奇.浅谈输配电线路的防雷设计技术[J].黑龙江科技信息，2014（30）.

[2]谢锦文.浅析配电线路防雷技术[J].电子制作，2015（07）.

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2015-5-19