试论高压输电线路综合防雷措施的研究与应用

郭伟明

摘要：高压输电线路是电网的重要组成部分，高压输电线路的平稳运行，直接关系到电网的正常工作。本文对雷击放电过程进行研究，并从杆塔防雷措施的应用、绝缘装置防雷、避雷线架设、输电防雷四方面，论述了高压输电线路综合防雷措施的具体应用，保证整个输电线路防雷水平的有效提升，减少雷电对电网运行的干扰。

关键词：高压输电线路；综合防雷措施；输电防雷

高压输电线路在电力传输中起到重要作用，不仅为人们生活和生产工作提供保障，同时维护了电力系统的稳定运行。随着输电线路等级的不断提升，对杆塔的高度和线路尺寸要求也越高，在一定程度上增加了雷击现象的影响程度。在我国电力系统中，因为雷击造成线路跳闸现象的比例在36%以上，在有些国家中还达到了50%。因此，对高压输电线路综合防雷措施的研究显得至关重要。

1 雷击放电过程研究

1.1 放电原理

带电荷的雷云是造成雷电现象的主要原因。当水滴穿过云层时，出现撞击分裂现象，其中分裂出来的水沫携带负电荷，由于水沫的质量较轻，会上升至云层形成带负电的雷云，而带正电的雨滴会迅速下降，形成降雨。当雷云积聚过多时，会感应到大地上雨水的正电荷，从而产生强大的电场，最终形成雷击。此时，如果雷云继续扩大，会导致大气的电场强度增加，在雷云之中形成火花放电。在放电过程中，有时会产生几百千安的瞬时电流，再加上大气中光和热的作用，最终形成闪电和雷鸣[1]。

1.2 雷电压和雷电流的形成

雷电现象的产生主要是由于空气中游离的导电分子进入到雷云中的高电势点，如果这种强大的雷电击中高压导线，雷电中携带的电流将会在沿着导线两端运行，改变导线中的电压和电流配比。一般情况下，导线中的电压行波u与电流行波i的比值为波阻抗，数值一般在300Ω。若高压线路经过雷击之后塔角的接地电阻会减小，从而在地面产生雷电反射现象，此时塔顶电位为零。但是通过雷击作用，输电线路中的电流值增加了一倍，由于输电线路中的电阻不可能为零，因此线路中会出现压降，形成雷电压和雷电流。

2 高压输电线路综合防雷措施的具体应用

2.1 杆塔防雷措施应用

在杆塔防雷过程中，最简单的措施就是降低接地电阻的阻值，随着接地电阻的阻值降低，能够确保电流顺利的流向大地，避免因为电流过高对杆塔造成影响。另外，将接地电阻进行降低，能减轻雷击对杆塔带来的损害。在杆塔设计过程中，会遇到很多山区环境，由于山区地势环境较高，必须对杆塔进行雷电防护。首先，对杆塔防护角进行合理设计，然后通过相关公式对保护角进行合理检验，避免保护角出现不科学设计，对电力企业造成严重危害。根据数据统计显示，我国南方地区全年的落雷次数大概在1000次左右，在这种环境下，杆塔保护角应设计为负保护角。我国中部地区全年落雷次数大概在800次左右，该地区的杆塔保护角应设置在5°～10°范围内。我国北方地区的全年落雷次数大概在500次以下，在这种情况下，杆塔保护角应设置在10°～15°之内。

2.2 绝缘装置防雷措施的应用

在输电线路中，绝缘装置一旦出现破损，将会为电力系统造成严重影响。更为严重的是，如果绝缘装置出现破损，会提高输电线路遭受雷击的可能性，还会使输电线路的跳闸频率有所增加。在绝缘装置防雷过程中，首先要保证绝缘装置的质量，尤其是在材料购买和选用上要做出严格要求。另外，电力企业要定期对输电线路进行检查，保证绝缘装置不出现任何损坏，并适当增加绝缘强度，提高线路防雷水平。

2.3 避雷线架设

在输电线路防雷中，避雷线的架设是最重要的手段之一，可以有效降低雷电对输电线路造成的影响。尤其是在空旷区域中，着重加强避雷线的架设，避免雷电直接击中高压输电导线。例如，在2015年7月12日，某电力企业中一处输电线路出现跳闸现象，经工作人员检查发现，由于雷电影响，4041号铁塔之间的输电线路绝缘层出现损毁，造成了输电线路的永久接地。该事件之后，人们发现在3940铁塔中，由于避雷线的安装，雷电并没有对输电线路绝缘层造成任何影响，而且还能正常的输送电能，在4041号铁塔中，同样为架设避雷线，但由于此处低洼，因此也未受到雷电影响。根据实例可以看出，避雷线路的架设，不仅可以避免输电线路遭受雷击，还可以对绝缘层进行有效保护。

2.4 输电防雷措施的应用

2.4.1 安全输电路径的设置

根据相关数据统计显示，往往输电线路遭受雷击的区域比较固定。因此，在输电线路设计过程中，要结合当地实际情况，避开雷击严重区域，可以有效降低输电线路雷击发生的可能性。总的来说，雷擊的集中区域一般在山区的风口处、潮湿山脉以及电阻率较高的土壤地带等。

2.4.2 线路档距设置

当输电线路受到雷击影响之后，雷电波会沿着输电线路进行双向传播。如果改变线路档距，输电线路的雷击承受水平也会产生一定变化。在理想环境下，不考虑环境和其他避雷装置的影响，线路档距越大，线路的耐雷击水平就会越高，当线路档距达到一定数值时，输电线路的抗雷击特性会达到最大，当线路档距继续增大时，线路的抗雷特性会保持最大数值不变[2]。

2.4.3 输电线路电压设置

以500kV的输电线路为例，一般500kV输电线路都以交流电压传输为主，而交流电压在传输过程中具有周期性，在不同時段中产生的耐雷水平也不同。因此，在防雷措施应用过程中，相位角的不同，线路的耐雷水平也有所不同。一般来说，相位角的90°时，输电线路的耐雷水平最低，在100kA左右，方相位角达到270°时，输电线路的耐雷水平达到最大，数值在200kA左右。

3 总结

综上所述，在高压输电线路综合防雷措施的研究与应用中，不仅提升了输电线路的抗雷特性，还对人类生活和生产提供了有效保障。在此基础上，人们通过对放电原理总结，以及对雷电压和雷电流的形成研究，制定出一系列输电线路防雷措施，并将其应用到输电线路防护上，取得了不错的效果。未来，我国对输电线路架设要求会不断提升，需要相关工作人员对输电线路防雷措施做进一步研究，为我国电力系统稳定运行提供保障。

参考文献：

[1]王营.110kV高压输电线路防雷保护探讨[J].科技创新与应用，2016，11：198.

[2]付威.电力线路差异化防雷改造措施的选定和效果评估[J].中国高新技术企业，2016，33：2122.