输电线路防雷措施的分析

刘凯

摘要：近些年来，我国电网的规模不断扩大，因为雷击而引起的输电线路运行故障问题越来越多，严重影响了输电线路设备的安全运行，输电线路因为雷击造成的跳闸故障是影响供电安全的一个很大难题。所以，对输电线路的防雷保护并找到一些合理有效的输电线路防雷措施，是我国电力企业始终关注的重要问题。

关键词： 110kV输电线路;雷击;危害;防范措施

引言

近年来， 根据故障分类统计， 线路因雷擊而引起的事故日益增多， 对线路的安全运行造成了严重威胁， 有部分110KV线路又是跨境线路， 每次事故巡视不但浪费了巨大的人力、物力而且加大了运行维护人员的劳动强度， 由此线路的防雷保护成了运行维护的重中之重， 防雷保护迫在眉睫。

1雷击对输电线路的危害

雷害对输电线路的危害形式主要有两种：直击雷和感应雷。在实际运行中，常常是根据故障现象和以往经验来分析110kV及以上电压等级输电线路受到雷害的原因。这样的分析方法很难对雷害原因作出准确判断，进而影响防雷的效果。对于架设在丘陵、山地地区的线路，山坡地形等因素对地面的空间电场影响比较大，绕击率达到平原地区线路的3倍以上。直击雷过电压是雷电中危害电力设备绝缘最严重的一种。它的峰值非常高，容易对输电线路造成烧伤、击穿、绝缘子闪络甚至导线被击断而引起停电事故等严重破坏现象。

2主要存在问题

2.1设计不合理

设计不合理主要体现在杆塔线路接地网设计不合理，在很多偏远的地方仍然使用20世纪八九十年代的输电线路。由于当时设计的标准偏低，使用的接地钢材多为扁钢，不耐腐蚀，长时间运行后阻力会变大，接地不符合防雷要求。因此，在当前的使用功率电流下，防雷能力的偏向较弱。随着人们生活水平的提高，对电器的功率需求越来越大，此类电路在长时间、大功率情况下运行易受到损害。设计不合理主要是由于线路陈旧引起的。

2.2接地腐蚀

在社会发展过程中，由于能源材料的不断消耗和工业发展爆棚，局部地区产生酸雨等较强的腐蚀性液体。这对常年深埋于地下的线路十分不利，极易出现接地网腐蚀，造成电阻增大。使得碳钢变脆、分层、松散，甚至破碎。对于气候恶劣或者受到大气污染严重的地区，接地腐蚀更显严重。而对于靠海地区，由于海水或者海风中带来NaCl成分，在长期使用过程中，钢材会受到不同程度的腐蚀，其钢材的电阻也会增大，进而造成接地不良。

2.3施工不达标

在避雷工程中，接地电路是深埋于地下的隐藏工程，因此使用质量不易保证，达不到工程要求也是常有的事情。高压线路全线施工线路长，涉及土壤各有不同，地质环境有很大的差异。所以，在施工过程中时，如果整条电路都采用同一种标准，易造成线路搭建过程中出现不合理的情况。另外，当监督施工督促不到位时，会使埋于地下的防雷接地线路不够，甚至部分裸露在土壤外。施工采购中，存在以次充好的情况，使得次品流入电路网络建设中，可能平时不会出现严重的问题。但是，当受到雷击或者较大浪涌电流时，由于电阻大等其他原因，会使某个局域区域的电路输电线瘫痪，从而影响整条输电电路的正常运转。

3输电线路防雷措施分析

3.1降低杆塔接地电阻

具体做法为：（1）垂直深井地极的材料采用镀铜钢棒地极，直径Ф14.2mm，每根长1.22m，中间用专用连接器将多根接地棒连接起来，得到所需要的长度。镀铜钢棒地极因其强度高，所以特别适合深钻，很容易打入地下，无需机械钻孔开挖，施工方便。深井地极施工方法：在距离杆塔1米左右选好点后开挖深0.6～0.8米、宽0.4米的坑。将第一根带有钻头的镀铜钢棒从坑中间打入地下，当地极棒上端离坑底0.1米时，用专用连接器接上第二根镀铜钢棒。然后继续往下打，以此类推，打到所需要的长度或地极棒钻头碰到大石头或岩石层即可停止。每组深井地极之间的距离应大于5米。在施工过程中，当镀铜钢棒碰到大石头或岩石层无法再打下去，深井地极长度不够要求时，根据具体情况，可增加深井地极组数量，直到接地电阻值达到要求为止。（2）对于部分地基电阻率过高的杆塔，采用地网引出，在其附近电阻率较低区域建立地网，以水平地极为主垂直地极为辅的延伸地极方式。

3.2安装复合外套金属氧化物线路避雷器

装设线路避雷器防雷要达到技术经济性，具体要求如下：（1）对特殊的杆塔（如坡顶、跨度较大杆塔及遭受过雷击或易遭受雷击的杆塔）安装一组（三相）线路避雷器。（2）孤立杆塔安装一组（三相）线路避雷器。（3）接地电阻很大的杆塔安装一组（三相）线路避雷器。

3.3增加杆头绝缘

为了进一步提高输电线路的绝缘水平，保证防雷接地设施的正常运行，设计人员应当优化绝缘子设计，提高防雷接地设施的运行效果。在设计工作中，设计人员应该优先选择制作技术水平高的优质绝缘子，并充分考虑实际情况衡量绝缘子维修更换工作的难易程度，尽量降低操作难度，同时也要保证设计方案的可靠性，就目前来讲，有机合成绝缘虽然相较于陶瓷、玻璃绝缘子性能稍差一些，但是由于其具备抗击穿结构，可以在受雷击时规避不可逆现象，所以设计人员可以根据当地的情况选择合适的绝缘子来提高输电线路抗雷击水平。

以110kV线路为例，如果线路所处地区的海拔低于1000m，其绝缘子数量应为8片左右;如果档距过大或是杆塔高于了40m，那么，绝缘子数量应按照每增加10m加装1片的标准来确定。对大跨越、谷口两侧、悬崖边及易受雷击的杆塔增加1～2片绝缘子，提高耐雷水平。

3.4加装侧向避雷针

在超过30米高度、大跨越、谷口两侧、悬崖边及易受雷电绕击的杆塔上安装侧向避雷针，以防护进入杆塔侧面避雷线屏蔽失效区的低空雷电先导，补充避雷线屏蔽的不足。

3.5设置耦合底线

如果对土壤电阻率的减少和对避雷线的设置还是没能有效改善防雷的效果，那就需要进行耦合底线的设置来减少输电线路被雷击的可能性。所谓的耦合底线的设置就是在输电线的下面设立一个底线，然后通过对避雷线以及输电线之间的耦合的强度，让输电线路上的电压能有效减弱，并且输电线路如果遇到雷电的突袭还可以有分流的作用，可以有效避免输电线路遭遇雷电的袭击而发生设备出现故障的概率

3.6自动重合闸保护装置

在输电线路的防雷设计中，设置自动重合闸保护装置是较为常见的设计方法之一，设计人员应对工程所在地区的降雨及雷电情况进行前期勘察，针对当地天气情况需求对自动重合闸保护装置进行设计并在安装时对其进行科学调试，以此确保输电线路在遭遇雷电闪络后可以进行自动重合，保证线路的正常运行，降低因雷击造成的停电事故的发生概率。

结论

雷电是一种自然现象不能阻止，只能通过人为方法减少雷电对输电线路的影响。常规方法不能高效全面地提高输电线路的抗雷率，只能局部降低雷电反击跳闸率。氧化锌避雷器可从根本上消除雷电反击跳闸率，防止雷电击中输电线路和输电高塔。架设避雷线、减少保护角及降低杆塔接地电阻都可有效提高输电线路的耐雷水平。添加降阻剂可降低地区的电阻率，但是对于一些高电阻率的地区效果并不显著。安装线路型避雷器可显著提高输电线路的耐雷能力，但安装成本过高，不适合大面积铺设。

参考文献：

[1]向永康.分析高压输电线路的防雷保护及其绝缘配合[J].通讯世界，2018（09）：143-144.

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