防雷技术在输电线路设计的应用

张馨予

摘要：伴随着中时代不断进步与社会快速的发展，推动电力工程建设规模不断扩大，输电线路的安装量随之也越来越多，绝大多数输电线路在安装完毕后都会因为各种原因发生这样或那样的事故，造成严重的损失。雷击属于输电线路事故中最典型的一种，特别是对于高压输电线路来说，遭受雷击的概率相较于普通输电线路要高出很多，而且实施防雷措施也比较困难。本文主要分析雷电对输电线路的不良影响，并阐述线路防雷技术在输电线路设计中的具体应用。

关键词：防雷技术;输电线路;设计;运用

引言

高压输电线路是电力系统的重要组成部分，由于其所经之处的环境恶劣，大多为旷野、丘陵、水域或高山等，线路长期暴露在自然界中，故极易受到外界的影响或破坏。目前雷击仍然是危及输电线路安全可靠运行的主要因素，雷电击中输电线路是小概率事件，雷击瞬时产生的高压与强电流影响、破坏甚至摧毁输电线路及相关电力设施，严重时会造成大范围停电，因此防雷保护成为输电线路设计中需要重点关注的问题。

1雷电对于输电线路的危害

雷电现象是生活中常见的自然现象，一般发生在容易下雨的季节，所以在夏季最容易发生雷电事故。雷电现象的发生随着地理位置的变化出现频率也会不一样，在赤道附近最容易发生雷电现象，然后发生的频率向南北极处递减。大多数人知道的常识是，雷电现象容易发生在高层建筑上或是带有尖端的建筑物上，其实输电线路也经常受到雷电现象的破坏。雷电对于输电线路的危害主要体现在三个方面。首先是雷电现象发生时，伴有严重的高热效应，所以当雷电击打在输电线路上时，会瞬间产生数值非常大的电流甚至可达数十万，这样高的电流值会使得输电线路的温度上升到一个很高的数值，当达到金属融化点时，输电线路中的金属导线就会融化，甚至引发输电线路杆塔的倒塌，这对于输电线路的危害显然是致命的，直接导致电力系统瘫痪。第二个方面就是来自于雷电现象的高压效应，雷电的电压值可以达到十万伏特以上，当雷电击发生在输电线路时，如此高的电压可以直接使得输电线路发生短路、跳闸甚至烧坏变压器，对于电气设备和金属导线的伤害都是非常巨大的，严重的情况就是引起火灾，造成人身安全和财产安全的巨大损失。除此之外就是雷电现象发生时伴随的电磁感应现象，这些电磁感应会使得输电线路形成电磁场，间接导致输电线路的电流增大，和高热效应的危害结合在一起，对输电线路的危害更是大大提高，甚至被损坏的输电线路都无法修复。因此，在输电线路中应用防雷技术可以说是非常有必要的。

2防雷技术原理介绍

为了给输电线路选择合适的防雷技术，需要对雷电的放电原理和防雷技术原理进行详细分析和研究。人们生活在充满水蒸气的大气环境中，当大气和上升气流相遇时会导致大气中的小水珠被各种电荷包围，之后在气流的带动下形成了上表面带正电荷、中间正电荷和负电荷交织存在、下表面带负电荷的云层，此种云层又叫雷云。雷云向地面的放电过程包括先导放电阶段和主放电阶段，先导通电阶段因为某处的电荷出现积累过多的情况，导致空气中一部分介质的绝缘性质发生了变化，形成了导电通道，导电通道的形成过程就是先导放电，此时雷云与大地的电压会达到10mV。当游离的异性电荷开始运动时主放电阶段便开始，主放电阶段的时间相对较短，但是此阶段的电流达到了200多千安，有非常大的破坏性，之后电流波和电压波通过放电通道进行入雷击点。当气体介质在电场的作用下导致电解质中一些带电的质点的数量和移动的速度达到最大值时，电介质就会失去绝缘性，上述内容即放电原理。通过上述原理可以对雷电的放电系数进行研究，得到地面落雷密度值和雷电流幅值，通过对上述数据进行相应的推导得出输电线路和避雷线的耦合系数、输电线路的耐雷水平计算公式、雷击跳闸计算公式等，将计算所得值进行防雷设计计算。

3防雷技术在输电线路设计中的应用

3.1做好防雷电技术的在输电线路中的布局应用工作

在电力企业的运行管理中，输电线路作为电力企业的传输的重要载体，其设备安全性能的高低对于电力系统的安全运转有着十分重要的作用和意义，因此电力企业在实际的输电线路铺设的过程中需要结合不同地区的地形地理因素做好防雷电因素的设计应用研发工作，采用现代化的防雷技术，科学合理地对电力系统的输电线路进行科学合理的设计布局，尽量避开水位高，矿产资源丰富。

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提高线路绝缘强度

输电线路的绝缘水平主要取决于绝缘子，在过电压下，如果绝缘子的绝缘强度不够，则会发生闪络，从而导致线路故障。所以适当增加绝缘子的个数、增加每一串绝缘子的表面积、增加绝缘子的爬电距离等方法可以有效提高闪络电压的大小，提高线路的耐雷水平。悬垂式绝缘子串对地杂散电容大于对导线杂散电容，导致绝缘子串上的电压呈现U型分布，其中对导线侧的电压最高，对地侧的电压次之，中间的电压最低。一般采用分裂导线或者加装均压环来使电位分布均匀。

3.4自动合闸系统的应用

自动合闸系统顾名思义，就是在输电线路遭受雷击时，可以自动关上闸门，关闭输电线路的输电功能，從而减少雷电后续对于输电线路的破坏。自动合闸系统近几年一直是我国防雷技术研究的重点项目，所以自动合闸系统一直在不断的完善和进步，自动合闸系统对于减少雷电对于输电线路的危害有着重要意义，未来一定也会得到广泛的应用。

3.5减小接地电阻

使用避雷线和避雷器的防雷效果并不是最好的，为了使输电线路的防雷效果提高，需要对接地的电阻进行调整，让接地电阻的值减小，下面对减小接地电阻的方法进行介绍。（1）使用爆破技术。此种技术是一种新型的技术，主要原理是改变一定区域内土壤的性质，通过爆破的方法将一定区域的地面炸开，将电阻率比较小的物体压入地下，从而改变土壤的导电性能。（2）使用适量的降阻剂。将降阻剂放置在铁塔的附近，让被包裹的电解质、水分等快速地进入土壤，从而达到降低土壤电阻的目标。

结语

输电线路的设计在整个国家电网的结构中占据非常重要的位置，因此，在进行线路铺设时一定要整体考虑各种细节问题，在铺设输电线路时一定要结合当地的地理环境，科学合理地运用领先的防雷技术，确保合理、科学、有效的输电线路设计。

参考文献：

[1]  胡华.防雷技术在输电线路设计中的应用.通信电源技术，2019（3）.

[2]  张磊.线路防雷技术在输电线路设计中的应用.中国高新技术企业（中旬刊），2019（1）.

[3]  朱俊宇.解析线路防雷技术在输电线路设计中应用.低碳世界，2019（12）.

（身份证号码码：370104198707162945）