浅谈输电线路防雷原理与设计

崔君瑞

摘  要：我国电力行业不断发展，输电线路越来越多，在输电线路运行过程中，外界天气会影响到输电线路运行的稳定性，例如发生了雷击问题，可能会引发线路跳闸问题，因此需要优化输电线路防雷设计。本文分析了输电线路防雷原理，提出针对性的输电线路防雷设计理念，保障输电线路防雷运行过程的安全性和稳定性，促进电力企业可持续发展。

关键词：输电线路  防雷工作  防雷原理  防雷设计

中图分类号：TM713                           文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）12（b）-0042-03

Abstract： With the continuous development of China's power industry， there are more and more transmission lines. In the process of transmission line operation， external weather will affect the stability of transmission line operation， for example， lightning strike may cause line trip problem， so it is necessary to optimize the lightning protection design of transmission line. This paper analyzes the principle of transmission line lightning protection， puts forward the design concept of transmission line lightning protection， to ensure the safety and stability of transmission line lightning protection operation process， and promote the sustainable development of power enterprises.

Key Words： Transmission line; Lightning protection work; Lightning protection principle; Lightning protection design

我国电力行业不断发展，输电线路越来越多，电力企业需要保障线路运行的稳定性，但是输电线路运行环境比较恶劣，若发生雷击故障，会中断电力的输送，影响到人们用电，因此电力企业需要重视输电线防雷原理和设计，加强保护输电线路，灵活利用各种防雷技术，使输电线路的耐雷水平不断提高，避免雷击危害输电线路工作。

1  概述雷击的危害

输电线路发生雷击之后，会造成较大的危害。第一方面是雷过电压危害，在电磁感应的影响下，引发负载出现问题。雷击到电塔和线路以及地面之后，电荷和雷电电荷之间的极性是相反的，因此产生电磁感应，导致输电线路电压和电流发生异常问题，在短期内会导致输电线路形成高压线。此外架空线路会产生更加严重的感应雷过压问题，引发击穿事故。第二方面是直击过压危害，指的是雷电直接击中输电线路，因此引发过压问题。击中了输电线路之后，电流会进入到大地中，升高雷击部位的单位，因此引发热效应和电效应等问题，引发严重的安全事故，威胁到人们的生命财产安全。

2  输电线路雷电干扰的原因

发生输电线路雷电干扰，一方面是因为输电线路缺乏防雷防护，及时安装了避雷器，如果雷电过电压较高，将会击穿输电线路绝缘子。输电线路利用复杂的避雷器种类，不同避雷器电压和额定电压具有较大的差异性，在雷电过电压的影响下，导致避雷器引发发生爆炸。另一方面是避雷器接地不合理，因此工作场所具有一定的限制，一些避雷器接地方式不合理，引发超标问题，此外一些避雷器接地引下线发生损坏问题，工作人员没有及时更换损坏的设备，导致接地引下线发生电化学腐蚀问题，影响到避雷器的作用。

3  概述输电线路防雷的原理

3.1 合理选择路径

输电线路附近区域的地理位置和地貌特征以及天气情况等都会疑因想到输电线的工作环境。因此在输电线路防雷设计之前，工作人员需要全面调查附近区域情况，分析收集的气象资料，尽量避开雷电多发区域，降低雷击事故的发生率[2]。

3.2 防雷措施

在输电线路防雷过程中，通常是架设避雷线，安装避雷设备，加强输电线路绝缘，利用这种防雷促使可以提高输电线路绝缘性，保障雷电流泄流效果，使输电线路防雷效果因此提高。设计人员确定输电线路路径之后，需要利用针对性的防雷措施，有效应对强电流和热效应等问题，利用接地线形地面中引导电流，避免损坏输电线路。在输电线路防雷设计阶段需要综合考虑雷击强度和电流峰值等因素，此外需要结合电阻和避雷线等设备参数。

3.3 安装继电保护装置

安装继电保护装置可以保护线路，合理控制雷击的影响范围，同时可以减小停电的范围。工作人员需要合理选用自动重合闸，如果输电线路发生雷击问题之后，可以迅速恢復线路电闸。因为线路绝缘具有恢复作用，发生雷击问题之后，线路跳闸之后，冲击闪络和工频电弧会快速去除电离，避免永久性损害线路绝缘，保障自动重合效果[3]。

4  输电线路防雷装置

4.1 接闪器

接闪器是一种金属物体，可以直接承接雷击，接闪器金属杆为避雷针，主要负责保护露天建筑物。接闪器金属线为避雷线和架空地线，可以有效保护输电线路。接闪器的避雷带和避雷网为金属带和金属网，可以有效保护建筑物。接闪器利用被保护物体的突出地位，吸引雷电，再利用引下线和接地装置，向大地引入雷电流，避免雷击影响到输电线路和设备以及建筑物等[4]。

4.2 消雷器

消雷器属于一种新型的输电线路防雷设备，消雷器通过电晕电流中和效应，有效中和雷云电荷，避免雷云电场达到放电极限，防止发生雷击事故[5]。

5  提升输电线路防雷技术的措施

5.1 在输电线路中合理布局防雷电技术

在电力企业运行过程中主要载体为输电线路，因此设备性能关系到电力系统运转稳定性，电力企业在铺设输电线路的过程中，需要综合地形地理因素，优化设计输电线路防雷工作，利用现代化防雷技术，科学的设计布局电力系统输电线路，尽量避开矿产丰富和水位较高的区域。

5.2 合理利用防雷技术接地装置

在电力输送系统当中，防雷接地技术装置发挥着重要的作用，可以减少电力线路输送中的雷击概率，但是我国在建设电力系统工程的过程中，因为防雷技术条件不够成熟，经过雷电袭击之后，导致电力输送线路发生破损，降低了高压输电线路绝缘性，埋下安全隐患。电力企业在铺设电力线路的过程中，需要合理安装防雷接地电阻，根据当地地形和地势等条件，利用现代防雷电技术，在接地电阻中发挥防雷技术的作用，维护电力输送工作的安全性。

（1）在土壤电阻率ρ≤300Ω.m的地区，参考皖电东送工程“防雷接地设计研究”的结论，当杆塔工频接地电阻不超过30Ω时，可考虑取消人工接地装置。

（2）在土壤电阻率ρ≤300Ω.m的地区，当接地电阻超过30Ω时，还应设人工接地装置，接地体埋设深度不宜小于0.6m。

（3）在300<ρ≤2000Ω.m的地区，一般采用水平敷设的接地装置接地体埋深不宜小于0.5m。在耕地中的接地体，应埋设在耕作深度以下。

（4）在ρ>2000Ω.m的地区，可采用6～8根总长度不超过500m的放射形接地体，或连续伸长接地体。放射性接地体可采用长短结合的方式。接地体埋设深度不宜小于0.3m。

（5）居民区和水田中的接地装置，包括临时接地装置，宜围绕杆塔基础敷设称闭合环形。

（6）在高土壤电阻率地区，当采用放射形接地装置，如在杆塔基础附近（在放射形接地体每根最大长度的1.5倍范围内）有土壤电阻率较低的地带，可部分采用引外接地或其他措施。

《交流电气装置的接地设计规范》（GB 50065-2011）还规定：架空线路杆塔的接地体引出线，其截面不应小于50mm2，并应热镀锌。

目前国内输电线路接地装置大多采用经热镀锌防腐的Φ12镀锌圆钢，在土壤腐蚀较严重的区域则采用抗腐蚀性强的铜覆钢。铜覆钢具有导电性能好、抗腐蚀性强、机械强度高以及电阻率小的特性，仅在土壤中含有高量的有机硫化物和高酸性时，铜才会产生点蚀，当铜层达到一定厚度时使用寿命可为60年。铜覆钢作为替代铜材料的一种新型接地材料为腐蚀严重地区线路、不易更换接地装置地区的接地型式设计提供了新的选择，两种材料的特点见表1。

镀锌圆钢接地装置的优点是价格便宜、生产及施工均比较成熟，一般情况下更换也容易。其缺点是耐腐蚀能力较差，部分地区开挖更换困难。

铜覆钢接地装置的优点是具有导电性能好、抗腐蚀性强、机械强度高以及电阻率小的特性，同时由于接地网的接地体锈蚀情况减少，提高了设备整体的运行安全性。

5.3 应用防雷技术

很多输电线路利用高架线线路输送方式，在高空电力输送工作中需要利用防雷技术和避雷设备，我国很多电力企业在避雷设备中安装抗氧化金属避雷设备，可以有效保护电力输送线路，避免雷电破坏输电线路，同时可以降低高压效应和高热效应的影响，使输电线路的抗雷击性能因此提升，维护电力系统运行的安全性和稳定性。

5.4 培养专业人才

电力企业在利用输电线路防雷技术的过程中，没有培养防雷技术专业人才，在发生雷击问题之后，工作人员无法及时检测和维修电力线路输送设备，因此带那里企业需要根据企业实际情况，培养防雷技术专业人才，定期组织技术交流培训工作，提高技术人员的防雷意识和专业素养，保障输电线路安全运行，促进我国电力企业稳定发展。

6  结语

输电线路发生雷击之后，会引发较大的安全事故，影响到电力企业运行稳定性，电力企业需要分析输电线路防雷原理，优化设计输电线路防雷工作，灵活利用输电线路防雷技术，优化输电线路防雷性能，维护输电线路运行的稳定性，促进电力企业可持续发展。

参考文献

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