我国输电线路运行现状及防雷保护

孙祺智

（国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司）

0 引言

随着近年来我国电网建设速度的不断加快，我国的电气网络已经基本覆盖全国，而输电线路是电力系统中十分重要的设备，是电网的重要组成部分。在进行现代化的电网规划时，输电线路相关规划工作成为一项十分重要的内容。虽然输电线路的发展速度极快，但根据相关的输电线路运行数据显示，实际状况下输电线路的运行受到许多不确定因素的影响较为明显，尤其是在我国幅员辽阔的背景下，十分容易出现雷击等诸多灾害问题。所有因素的综合产生，必然会导致我国的输电线路供用电状况受到影响，这对于我国现代电网的运行会产生极大的影响。我国现有的输电线路在架设时主要分布在旷野、山区和丘陵等地区，尤其是在运行过程中容易受到多方面因素的影响，轻则导致输电中断，重则还有可能导致设备破坏引发大面积的停电事故，所以如何保障输电线路在运行过程中的安全稳定是相关工作人员需要关注的一个重要课题。高压输电线路作为电力系统的核心构成，由于身处户外极易受到环境因素的影响，特别是在雷雨等极端天气，易导致高压输电线路发生故障，不仅影响电力系统稳定性，还直接影响用电安全。在此背景下，避雷器成为高压输电线路的重要构件，是保障高压输电线路极端天气应对能力的关键。但是，高压输电线路避雷器安装具有工艺复杂性高与环境复杂性高的特点，对安装人员的技术能力与精力集中度具有较高的要求，增加了安全风险。在此背景下，自动化技术被用于高压输电线路避雷器安装与更换工作之中，在保障电压输电线路正常运转的情况下带电作业，不仅降低了安装人员的工作风险，还提高了避雷器安装与更换的效率。

1 目前的输电线路运行状况分析

现阶段我国的电网建设呈现快速发展的趋势，而其中的输电线路建设工程也越来越多，每一个输电线路工程在建设时均具有其自身特点。首先在我国输电线路工程不断发展的背景下，科学技术水平也在不断优化。我国在输电线路建设中所选择的新技术越来越多，而这些新技术的应用在一定程度上促进了我国输电线路建设事业的不断发展，这对于提高输电线路的运行效率和安全性来说极为重要。在实际的输电线路工程设计时，有许多工作人员的线路设计并没有与实际状况相结合，存在脱离实际的情况，十分不符合国家电力建设的需求，同时也会在一定程度上对输电线路的运行产生影响［1］。除此之外，在我国工业化、现代化和城市化建设的背景下，现代人对于用电需求量在不断增大，所以在进行输电线路的建设时，需要满足节省能源和大容量的要求。在建设新输电线路时，我国建立了高电压化、导线大面积化，在一定程度上增加了输电线路的输送容量，除此之外为了有效节约建设成本，老化线路不再进行铁塔改造，而是直接将其更换为高温低弧垂导线，在一定程度上使电网运行效率得到提升。

2 雷击对输电线路运行产生的影响

2.1 雷电高热效应对输电线路产生的危害

雷电在放电过程中会直接击打在输电线路上，在短短的一瞬间雷电就会产生极强的高热效应，会在一瞬间转化为数十万安培的电流。此时雷电流会在输电线路杆上形成较高的热能，甚至还有可能达到金属的熔化点，而雷击有可能会导致输电线路杆塔上的金属导线出现熔化的情况，严重时还有可能出现断线或者倒塌的情况。高温会对电路的稳定性造成极大的影响，即使没有出现倒塌或者断线，都会导致电路的稳定性降低，出现电力波动甚至出现大面积停电的状况，对于电力系统的稳定运行和工业的安全生产也会造成极大的威胁。

2.2 雷电产生的电磁感应会对输电线路产生影响

雷电在形成过程中会受到多种因素的影响，出现电磁效应，而雷电在放电过程中击打在输电线路上，电磁效应就会在输电线路上形成交变电磁场，这就会导致输电线路中的电流突然增大，进而将输电线路瞬间烧毁。除此之外，雷电在产生过程中会出现一定的机械效应，雷电的机械效应会导致被雷电击中的物体出现物理性变化，严重时还有可能出现爆炸。在进入电力系统中，则会对变压器和输电线路等多项设备产生影响，对人们的生活和电力系统稳定性都会造成一定的影响。

3 雷击案例分析与应对措施

雷电在放电时会直接击打输电线路，而在雷电与输电线路接触的短瞬之间就会产生极强的热效应，甚至在一瞬间会产生数10万A的电流，此时雷电流会在输电线路杆上形成极高的热能，甚至有可能在热能的影响下导致金属熔化，出现金属导线受损的情况。而雷电在放电过程中击打在输电线路上，电磁效应就会在输电线路上形成交变电磁场，导致输电线路中的电流突然增大，进而将输电线路瞬间烧毁。除此之外，雷电在产生过程中会出现一定的机械效应，雷电的机械效应会导致被雷电击中的物体出现物理性变化，严重时还有可能出现爆炸。除此之外，高温也必然会对电路的稳定性产生影响，即使设备没有倒塌或者断线，电路的稳定性和使用也必然会受到影响，累积会导致电路环境波动，甚至还有可能出现大面积停电。以某供电线路为例，该线路总长约59.147km，共126基铁塔，某高压输电线路在投运期间内，由各类原因所导致的停电事故，两年内约4起，其中雷击导致的保护性动作跳闸约2起［2］。

从故障类型与故障原因的角度出发，雷击对该供电线路的影响较大，其中雷击类型主要包含绕击、反击以及直击等，雷电过压情况表现为雷过电压、感应雷电过电压、绕击雷过电压以及反击雷过电压等类型。由此可见，该供电线路雷击故障风险较高，且处理复杂性较大。在该条供电线路中，常见的防雷措施，可以通过线路加装避雷器以及杆塔接地电阻降低等方式进行处理。但这类建设方式在使用过程中，整体成本支出量较高。由此，避雷器加装成为该条线路雷击风险规避的主要手段。但是，由于避雷器的安装易受到环境、人为主观等因素的影响，存在较高的安装难度与风险，传统避雷器安装方式的局限性显露而出，自动化安装技术成为发展趋向［3］。高压输电线塔避雷设施安装如图1所示。

图1 高压输电线塔避雷设施安装

4 防雷技术与输电线路设计的融合方向

4.1 选择合理的输电线路设置路径

由于我国幅员辽阔，不同地区的地理环境和自然环境存在一定的差异，在这样的状况下受到雷电袭击的概率也有所不同，在近年来的相关研究中表明，受到雷电袭击的地点往往是输电线路在铺设时路径存在问题的地区。所以在进行输电线路路径的选择时，相关工作人员一方面需要保障路径设置的安全性，另一方面也需要尽可能避开容易出现雷电袭击的地点。在进行工程项目的设计规划时，前期的防雷规划对于工程进度的管理来说极为重要，例如在工程项目实际设计的过程中并没有进入现场做出相应的勘察，或是在进行勘查时获得的各项参数并不到位，地质资料出现错误和遗漏都有可能导致在进行建筑工程的施工时设计图纸出现缺陷或者漏洞，所以在进行实际的规划时，工作人员需要保障设计规划的合理性，只有这样才能够保障后期的工程防雷工作更加顺利地开展。在进行安装地点的选择时，需要尽可能避免选择在环山、水塘和树木密集的区域，也不要选择在土地电阻率可能会随时出现变化或者已经发生变化的区域。在进行输电线路的铺设时，需要尽可能选择在稳定的土地表面，尽可能不要选择在山谷或者峡谷等地面高低变化的区域，尤其需要避开地下水位较高或者地下具有导体矿物质的区域，在进行选择时，需要选择土壤条件较好的山地地区，通过这种方式能够有助于起到良好的防雷效果。防雷接地具体措施如图2所示。

图2 防雷接地具体措施

4.2 在输电线路上进行避雷线的设置

在输电线路上设置避雷线的主要目的是尽可能避免雷击对输电线路产生影响，而在整个过程中最重要的一项内容就是选择正确的避雷线，需要尽可能保证避雷线与输电线路之间完全适应，也需要在输电线路的正确位置设置避雷线，相对来说较低电压的输出线路，不建议架设避雷线。而当输电线路的电压达到120kV时，需要进行全线避雷线布置。而在进行线路传输时，电压如果在220～350kV之间，输电线路不仅需要全程设置避雷线，还需要在每个月的暴风天气中进行至少半个月的天气预报［4］。对于电压在500～700kV范围内的输电线路以及山区内都需要全程进行两条避雷线的设置，必要时还可以根据当地的地理条件进行相应的调整，由相关工作人员做好全面的天气预报。审核人员要对避雷线的设置环节规范化审核，提高各项数据复核成效，提高审核中多项数据真实性。对完整施工中避雷线的设置集中控制，做好多项数据位置、质量的有效复审。

4.3 在输电线路上安装避雷器

避雷器的应用在开展过程中能够有助于一定程度上弥补避雷器应用不足的状况，而在输电线路安装避雷器的过程中，相关工作人员需要设置一个固定值的雷电流值，雷电流值超过设定的固定值，避雷器则会启动避雷器与避雷线，两者之间配合应用则能够使雷击的电流得到有效的分流，使电流在短时间内进入地面。通过这种方式能够使电路的稳定性得到保障，而为了保障输电线路的电压不会出现问题，在进行避雷器的安装时也需要选择效果最佳的铁塔线路，从而对资源进行合理的应用，通过这种方式才能够起到良好的防雷效果。在进行避雷器安装时，施工单位的主管部门需要与责任人进行交流，询问是否出现施工困难并且予以合适的援助，实行良好的循环管理模式，只有这样才能够使施工的安全性得到保障［5］。

4.4 合理进行避雷器安装与调试

当前，市面上的避雷器具有多样性特征，在外形、尺寸以及表面材质等方面具有较大差异。避雷器在使用时，地基接地焊接对于防雷工程的建设来说极为重要，这也是防雷工程焊接的第1个环节，工作人员需要保障地基焊接满足质量需求，否则就有可能导致后续的焊接工作无法保质保量地完成，所以在进行基础圈梁以及基础钢筋焊接和基础钢筋的金柱焊接时，工作人员就需要按要求进行处理，并逐个对检查情况进行确认，尤其是需要重点检查伸缩缝处的钢筋是否处于连通状态，进而保障防雷工程的建设质量。目前在进行高压输电线路避雷器的安装与更换时，自动化技术通常需要两个自动机器人共同完成［6］。其中主手爪在进行操作时操作对象为绝缘子，而副手爪的操作对象则为避雷器，在进行操作时主手爪的下端需要与绝缘杆进行连接。在进行机器人的供电时，所选择的供电方式，包括系统供电和电池供电两种不同的形式，主手爪顶部会配置电动扳手，在安装时，则对螺母进行松紧操作，主手爪侧端会设置抓握器以及抬升器，抬升器的主要功能是将绝缘子抬起。抓握器在使用过程中的功能，主要保障主手爪与横担的牢固度，使整个操作平台处于稳定的状态。

5 结束语

影响输电线路运行的因素较多，并且其中存在一定的复杂性，而想要保障输电线路的运行质量，并解决其中存在的雷击损伤的问题，相关工作人员需要从实际出发，因地制宜地分析不同环境下输电线路的运行状况，做好防雷措施的改进并从线路设计、避雷器安装以及避雷线设置等多个角度进行优化，使我国的电网建设具有更强的耐雷水平。