輸電線路設(shè)計(jì)中的防雷措施探討

梅海++梅海東++林文杰

摘 要：輸電線路為電網(wǎng)重要部分，其如果在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，將會對整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性產(chǎn)生影響。在電網(wǎng)系統(tǒng)日益完善背景下，輸電線路復(fù)雜性不斷提高，想要對其進(jìn)行有效防雷施工，必須要基于其特點(diǎn)，確定設(shè)計(jì)方向和要點(diǎn)，同時(shí)從多個(gè)方面著手，將防雷措施落實(shí)到位，確保滿足電網(wǎng)可靠運(yùn)行需求。文章基于雷電對輸電線路影響，對防雷措施進(jìn)行了簡單分析。

關(guān)鍵詞：輸電線路；防雷設(shè)計(jì)；電網(wǎng)運(yùn)行

中圖分類號：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0106-02

雷電為常見自然災(zāi)害，其對輸電線路產(chǎn)生的影響較大，雷擊時(shí)會有過大雷電流通過線路，導(dǎo)致輸電線路被燒毀，無法正常供電，對整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行效率具有重要影響。為提高輸電線路運(yùn)行可靠性，需要落實(shí)有效防雷措施，來消除雷擊對線路產(chǎn)生的影響?；陔娋W(wǎng)運(yùn)行要求，收集輸電線路相關(guān)數(shù)據(jù)，并對多項(xiàng)防雷措施進(jìn)行對比，選擇最佳防雷措施，來滿足電力系統(tǒng)防雷需求，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的有效保護(hù)。

1 輸電線路間運(yùn)行特征

輸電線路是維持電網(wǎng)正常供電的前提，主要包括導(dǎo)線、接地裝置、線路絕緣體以及電線桿等幾部分組成，它們相互協(xié)調(diào)作業(yè)，來維持供電可靠性。輸電線自身具有一定電阻，在供電過程中將會消耗部分電能，最大程度上來降低此問題影響，對電網(wǎng)設(shè)置了變壓器，用于發(fā)電廠輸出電力的升壓，然后利用斷路器進(jìn)行設(shè)備保護(hù)，最后接入輸電線路向用戶供電，保持電力輸送過程的高壓性[1]。就我國電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀來看，銜接輸電線路主要包括電纜線路與架空輸電線路兩種，其中輸電線路又可分為交流和直流兩種，并且直流輸電線路建設(shè)成本高，且對技術(shù)要求嚴(yán)格，一般以交流輸電線路為主。

2 雷電對輸電線路運(yùn)行產(chǎn)生的影響

2.1 雷電災(zāi)害影響

輸電線路運(yùn)行效果在根本上決定了整個(gè)電網(wǎng)供電可靠性與穩(wěn)定性，需要采取措施來提高其運(yùn)行安全性，切實(shí)滿足實(shí)際生產(chǎn)生活需求。目前我國電網(wǎng)建設(shè)日益完善，輸電線路體系也更為復(fù)雜，受外部因素的干擾加大，并且大部分輸電線路需要在野外環(huán)境運(yùn)行，受雷擊災(zāi)害影響嚴(yán)重。受到雷擊影響后，不僅會影響輸電質(zhì)量，還有很大可能造成供電設(shè)備故障和損壞，并且故障檢修維護(hù)難度高，還存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。雷擊作用于輸電線路，產(chǎn)生過大雷電流，如果不采取有效防雷措施，將會對電氣設(shè)備以及人身安全產(chǎn)生威脅。

2.2 防雷設(shè)計(jì)要求

對輸電線路進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，最常見的即設(shè)置避雷線、科學(xué)選擇線路路徑、降低桿塔接地電阻、提高線路絕緣水平等。不同防雷措施性質(zhì)不同，需要從不同角度分析，根據(jù)專業(yè)規(guī)范，確定防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)，做好每個(gè)細(xì)節(jié)管理。尤其是特殊地形環(huán)境，輸電線路架設(shè)施工難度高，防雷措施設(shè)置與運(yùn)行將要面臨更大挑戰(zhàn)，可以選擇組合方式處理，對輸電線路進(jìn)行強(qiáng)有力防雷防護(hù)。在對輸電線路進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)，要注意兼顧實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性平衡原則，綜合分析電力安全生產(chǎn)與建設(shè)能力，合理判斷防雷施工目的，結(jié)合實(shí)際情況來選擇防雷措施，避免盲目追求防雷施工而造成成本增加[2]。從以往施工中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，確定科學(xué)合理的防雷治理方案，將各項(xiàng)防雷技術(shù)有效落實(shí)到位，促使線路穩(wěn)定高效運(yùn)行，降低雷擊對輸電線路供電質(zhì)量的影響。

2.3 防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.3.1 輸電路徑

在確定輸電線路路徑時(shí)，核心要求是盡量避開雷擊高發(fā)地段，遠(yuǎn)離雷擊區(qū)，并對無法避免的雷擊區(qū)內(nèi)線路進(jìn)行高效防護(hù)，將雷擊影響降到最低?？偨Y(jié)以往經(jīng)驗(yàn)可以確定，應(yīng)盡量避免以下區(qū)域：雷暴走廊，如山區(qū)風(fēng)口、順風(fēng)峽谷與河谷等；四周為山丘的潮濕盆地，如水庫、魚塘、沼澤、湖泊以及森林等周邊盡量不要設(shè)置鐵塔；土壤電阻率變化明顯地區(qū)，如地質(zhì)斷層地帶、山坡稻田交界位置、巖石與土壤交界位置等，土壤電阻率越低遭受雷擊的可能性越大；地下水位較高或者地下存在導(dǎo)電性礦區(qū)域，以及土壤電阻率差異較小的山頂、向陽山坡等[3]。

2.3.2 輸電種類

需要根據(jù)輸電線路實(shí)際功能需求進(jìn)行選擇，應(yīng)用功能不同輸電線路對應(yīng)最適應(yīng)輸電種類差異較大，目前所應(yīng)用最多的為三相交流輸電。

2.3.3 路中電壓

即在對輸電線路進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)，需要提前確定其內(nèi)部電壓，判斷其為哪種輸電電壓類型，常見如特高壓、超高壓與高壓三種輸電線路。實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要結(jié)合輸電線路設(shè)計(jì)要求，選擇線路電壓等級。

2.3.4 桿塔選擇

桿塔為支撐輸電線路主要工具，為保證其穩(wěn)定性，需要保證基礎(chǔ)嚴(yán)格按照專業(yè)規(guī)范設(shè)置，這樣就需要占用一定土地面積。為緩解桿塔建設(shè)與土地資源之間的矛盾，在桿塔選擇和設(shè)計(jì)時(shí)，除了要保證其可以滿足基礎(chǔ)功能需求外，還需要盡量減少對面積的占用。同時(shí)，輸電線路在運(yùn)行中遇到故障后，需要由技術(shù)人員通過桿塔來進(jìn)行檢修和維護(hù)，因此所選桿塔還應(yīng)便于后期維護(hù)工作的展開。一般情況下，同一條輸電線路應(yīng)選擇型號相似的桿塔，總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)可得，轉(zhuǎn)角塔可以選擇應(yīng)用角鋼塔，直線塔則可以選擇應(yīng)鋼管塔。

2.3.5 周圍環(huán)境

為減少雷擊災(zāi)害的發(fā)生，降低因?yàn)槔讚魧旊娋€路效率的影響，需要提前對線路架設(shè)環(huán)境進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，為防雷措施的選擇與應(yīng)用提供依據(jù)。輸電線路供電時(shí)會產(chǎn)生電磁效應(yīng)與電磁輻射，對人體健康產(chǎn)生一定影響，輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)要盡量遠(yuǎn)離居民區(qū)和地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域。嚴(yán)格遵循專業(yè)規(guī)范，盡量規(guī)避特殊地區(qū)，提高線路供電綜合效果。

3 輸電線路防雷措施要點(diǎn)

3.1 安裝避雷線

將避雷線應(yīng)用到高壓輸電線路中，可以取得良好的防雷效果，并且對比其他防雷措施來講，所需成本投入更低，一般220kV及以上電壓等級數(shù)輸電線路可以選擇架設(shè)避雷線方式防雷，110kV輸電線路也選擇此種方式。安裝時(shí)要保證避雷線對導(dǎo)線具有良好屏蔽效果，避免雷電繞過避雷線直接對導(dǎo)線產(chǎn)生影響，最大程度上來減小繞擊率。盡量減小避雷線對邊導(dǎo)線保護(hù)角，控制在20°～30°即可，例如220kV與330kV雙避雷線線路可設(shè)計(jì)成20°，500kV及以上輸電線路，則應(yīng)選擇雙避雷線形式，保護(hù)角則應(yīng)控制在15°以內(nèi)[4]。另外，還需要對避雷線與桿塔進(jìn)行接地。雙避雷線正常工作電流會在每個(gè)檔距中兩根避雷線組成的閉合回路內(nèi)感應(yīng)出電流，并產(chǎn)生功率損耗。為減小此損耗，安裝時(shí)可以設(shè)置小間隙來對桿塔進(jìn)行絕緣處理，雷擊時(shí)間隙被擊穿，促使避雷線接地，保證輸電線路運(yùn)行安全。

3.2 設(shè)置耦合地線

如果無法順利降低桿塔接地電阻時(shí)，可以選擇設(shè)置耦合地線方式處理，在導(dǎo)線下方或者附近加設(shè)一根地線，可以加強(qiáng)避雷線與導(dǎo)線間的耦合，減少絕緣子串兩端反擊電壓與感應(yīng)電壓分量。并且，設(shè)置耦合地線還可以在雷擊塔頂時(shí)，向相鄰桿塔分流雷電流，進(jìn)而能夠減小雷擊跳閘事故的發(fā)生概率，尤其是山區(qū)防雷效果明顯。

3.3 降低桿塔接地電阻

在針對110kV及以上桿塔輸出線路防雷設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過設(shè)置避雷線來達(dá)到目的，這樣雷電活動時(shí)，桿塔底部電阻可以與避雷線合作降低電壓，消除雷擊對輸電線路的影響。設(shè)計(jì)時(shí)可以利用伸長水平接地體來降低桿塔接地電阻，且電感隨著接地體長度的增加而增加，沖擊系數(shù)也更大，但是總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)來看，其只有在一定長度范圍內(nèi)有效。還可以選擇應(yīng)用爆破接地技術(shù)處理，通過爆破制裂后，利用壓力機(jī)將低電阻率的材料壓入到土壤裂縫內(nèi)，對土壤導(dǎo)電性能進(jìn)行改善?；蛘咭部梢詰?yīng)用適量的接地電阻降阻劑處理，其作為化學(xué)物質(zhì)自身具有一定導(dǎo)電性質(zhì)，將其設(shè)置到桿塔地極周圍，增加地極面積，達(dá)到降低接地電阻的效果，并且還不會因?yàn)橛晁疀_刷而出現(xiàn)移動或者腐蝕等問題。

3.4 安裝線路避雷器

對輸電線路安裝避雷器，可以在雷擊災(zāi)害發(fā)生時(shí)，將過大雷電流傳輸給相臨近的桿塔，剩余電流則直接泄入大地內(nèi)，通過分流來避免雷擊電流對輸電線路造成損害。并且線路避雷器還具有鉗電位功能，尤其是電壓偏高地區(qū)功能更為明顯，同時(shí)還可以降低線路建設(shè)成本，提高輸電線路建設(shè)綜合效能，滿足電網(wǎng)供電要求。

4 結(jié)束語

為提高輸電線路運(yùn)行安全性，需要就雷擊災(zāi)害影響進(jìn)行準(zhǔn)確分析，然后基于實(shí)際情況，對各項(xiàng)因素進(jìn)行綜合分析后，對比選擇最為合適的防雷措施，從根源上來消除雷電對線路輸電質(zhì)量的影響，避免對輸電線路造成損壞。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉俊男.輸電線路設(shè)計(jì)中的防雷措施研究[J].通訊世界，2015（16）：98-99.

[2]殷青巖.輸電線路綜合防雷設(shè)計(jì)措施探討[J].科技與企業(yè)，2013

（20）：365.

[3]周亮，張馳.電力輸電線路防雷設(shè)計(jì)措施探析[J].低碳世界，2013（18）：101-102.

[4]張俊心.輸電線路設(shè)計(jì)與運(yùn)行中的防雷措施[J].科技視界，2013

（03）：185+191.