淺析架空輸電線路的防雷與接地設(shè)計(jì)

劉雪鵬

摘要：架空輸電線路占據(jù)國(guó)內(nèi)電網(wǎng)系統(tǒng)中很大的一部分，一旦架空輸電線路出現(xiàn)問(wèn)題，整體的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)將會(huì)受到嚴(yán)重的影響。因此為了進(jìn)一步提高輸電線的抗雷擊能力，設(shè)計(jì)人員需要深入分析輸電線路防雷接地設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，并就如何做好架空輸電線路的防雷與接地設(shè)計(jì)方面提出了針對(duì)性的改善措施，旨在通過(guò)對(duì)架空輸電線路防雷與接地的深入研究，對(duì)當(dāng)前輸電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高架空輸電線路的防雷與接地水平提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路;防雷;接地設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，隨著社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，電力作為生產(chǎn)活動(dòng)以及日常生活中最為常見(jiàn)的能源，其運(yùn)輸?shù)妮d體——電力線路就需要具備更強(qiáng)的傳輸能力和傳輸穩(wěn)定性。為了進(jìn)一步提升輸電線路的傳輸距離和傳輸規(guī)模，目前輸電線路建設(shè)呈現(xiàn)明顯的大型化和高空化趨勢(shì)。通過(guò)架空輸電線路完成電能傳輸?shù)木嚯x將會(huì)越來(lái)越大。架空輸電線路施工過(guò)程中所耗費(fèi)的成本較低，同時(shí)檢修工作十分便利，具有強(qiáng)大的實(shí)踐價(jià)值，但是由于其直接暴露在外界環(huán)境當(dāng)中，在外部環(huán)境的干擾下可能會(huì)發(fā)生雷擊事故，在下文中筆者將以此為基礎(chǔ)，對(duì)其防雷接地設(shè)計(jì)相關(guān)細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的分析。

一、進(jìn)行架空輸電線路防雷與接地設(shè)計(jì)的必要性

1.架空輸電線路的組成基本包含了桿塔、架空地線、絕緣子串、導(dǎo)線以及接地裝置等部分。在架空輸電線路中，絕緣體將輸電線路固定在桿塔上，是確保電力傳輸質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。架空輸電線路的運(yùn)行環(huán)境較為特殊，是在完全露天的情況下運(yùn)行，很大限度上會(huì)受到來(lái)自自然環(huán)境方面的影響，尤其是在風(fēng)雨雷電等天氣情況下，若是缺乏必要且有效的防雷電措施，很容易造成架空輸電線路發(fā)生跳閘故障，從而影響整個(gè)電力線路的正常運(yùn)行，影響電力輸送。根據(jù)以往的故障經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，在架空輸電線路的正常運(yùn)行中，因?yàn)槔讚舳斐傻木€路跳閘現(xiàn)象占總跳閘故障的比例高達(dá)2/3。

2.在架空輸電線路廣泛應(yīng)用的當(dāng)今社會(huì)，保障架空輸電線路的安全運(yùn)行是當(dāng)今工作的重點(diǎn)內(nèi)容，必須做好輸電線路的防雷擊設(shè)計(jì)，避免因雷擊導(dǎo)致的輸電線路跳閘現(xiàn)象。同時(shí)在架空輸電線路的防雷擊設(shè)計(jì)中，對(duì)接地進(jìn)行特別設(shè)置是必不可缺的，要重視對(duì)接地裝置的設(shè)計(jì)，使架空輸電線路能夠具備良好的防雷擊功能。

二、輸電線路防雷接地設(shè)計(jì)的問(wèn)題

1.接地方式不合理

現(xiàn)階段，隨著輸電線路避雷接地技術(shù)的不斷發(fā)展，接地的方式也越來(lái)越多，但是由于設(shè)計(jì)人員對(duì)輸電線建設(shè)地點(diǎn)情況的掌握不夠全面、考慮不夠周到以及部分設(shè)計(jì)人員專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平不足，導(dǎo)致了在輸電線路防雷接地設(shè)計(jì)上，接地方式的選擇不合理，無(wú)法滿足工作要求，使雷電電流不能可靠的導(dǎo)入大地中，造成桿塔頂電位升高，對(duì)線路進(jìn)行反擊，因此在輸電線路的設(shè)計(jì)中可能會(huì)出現(xiàn)接地方式不合理的設(shè)計(jì)問(wèn)題，降低了防雷接地設(shè)施的建設(shè)效果，使電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)，不利于電力企業(yè)的穩(wěn)定長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

2.設(shè)計(jì)方面影響因素

設(shè)計(jì)路徑方案是架空輸電線路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性工作，對(duì)架空輸電線路的整體性能有著直接的影響。工作人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中首先要對(duì)設(shè)計(jì)路徑進(jìn)行雕琢，從導(dǎo)線、底線、絕緣配合以及防雷設(shè)計(jì)等方面入手，明確具體的電氣距離，同時(shí)還要對(duì)桿塔和基礎(chǔ)形式進(jìn)行優(yōu)化和細(xì)致化的通信保護(hù)。在電網(wǎng)建設(shè)基礎(chǔ)越來(lái)越成熟的情況下，電力線路設(shè)計(jì)的工作量逐漸加大，同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)間相應(yīng)減少，此外現(xiàn)階段輸電線路的通道地形以及土壤結(jié)構(gòu)都存在一定的復(fù)雜性，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)勘測(cè)不到位的現(xiàn)象，一些電力工作人員在工作量的制約下，沒(méi)有按照實(shí)際土壤電阻率進(jìn)行計(jì)算，從而導(dǎo)致桿塔的接地形式不符合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求，造成設(shè)計(jì)出現(xiàn)嚴(yán)重偏差，最終對(duì)架空輸電線路的抗雷擊性能造成嚴(yán)重的影響。

3.來(lái)自線路環(huán)境方面的影響

由于架空輸電線路需要架空設(shè)計(jì)，因而大部分線路會(huì)暴露在露天環(huán)境中，很容易遭受惡劣自然環(huán)境的影響。我國(guó)國(guó)土面積十分遼闊，不同地區(qū)的自然環(huán)境之間也存在很大的差異，這些各地自然條件的差異，又給輸電線路的設(shè)計(jì)造成了一定影響，因此，架空輸電線路的設(shè)計(jì)需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。另外，接地電阻會(huì)受到土壤、地形以及地質(zhì)條件等自然環(huán)境的影響。

三、架空輸電線路防雷與接地具體設(shè)計(jì)措施

1.降阻劑的使用

顧名思義，降阻劑的使用，是能夠有效的降低土壤中的電阻率的，因此，為了提升架空輸電線路的接地設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量，工作人員需要科學(xué)合理的使用降阻劑，筆者進(jìn)行實(shí)際的調(diào)查之后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段的降阻劑具有導(dǎo)電性能以及土壤深入率比較高的特點(diǎn)，相關(guān)的工作人員如果能夠?qū)⑵湓谏絽^(qū)、巖石地區(qū)進(jìn)行應(yīng)用的話，是能夠有效的降低土壤的電阻率，并且提升接地設(shè)計(jì)的效果的，除此之外，降阻劑的應(yīng)用使得電流分散能力也得到了比較大的提升。

2.優(yōu)化絕緣子設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步提高輸電線路的絕緣水平，保證防雷接地設(shè)施的正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)優(yōu)化絕緣子設(shè)計(jì)，提高防雷接地設(shè)施的運(yùn)行效果。在設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該優(yōu)先選擇制作技術(shù)水平高的優(yōu)質(zhì)絕緣子，并充分考慮實(shí)際情況衡量絕緣子維修更換工作的難易程度，盡量降低操作難度，同時(shí)也要保證設(shè)計(jì)方案的可靠性，就目前來(lái)講，有機(jī)合成絕緣雖然相較于陶瓷、玻璃絕緣子性能稍差一些，但是由于其具備抗擊穿結(jié)構(gòu)，可以在受雷擊時(shí)規(guī)避不可逆現(xiàn)象，所以設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r選擇合適的絕緣子來(lái)提高輸電線路抗雷擊水平。

3.改進(jìn)架空輸電線路的防雷設(shè)計(jì)

首先要架設(shè)避雷線，這是輸電線路防雷擊設(shè)計(jì)中最基礎(chǔ)的一項(xiàng)措施，也是最有效的一項(xiàng)措施。它既能夠有效防止雷電直擊導(dǎo)線，還能夠確保導(dǎo)線的屏蔽和耦合作用，同時(shí)也能夠減小經(jīng)過(guò)桿塔的電流。通常情況下，輸電線路的電壓越高，架設(shè)避雷線的效果也就越好，其造價(jià)在總造價(jià)中的比重也就越低。電壓在110kV以上的輸電線路都應(yīng)架設(shè)避雷線，同時(shí)根據(jù)不同的電壓大小架設(shè)不同角度的避雷線，減小避雷線路的保護(hù)角度，有效減小雷電的集中率，同時(shí)要相應(yīng)地增加桿塔的高度，并特別注意桿塔上兩個(gè)相鄰避雷線之間的設(shè)計(jì)距離。其次要安裝輸電線路自動(dòng)重合閘裝置，這也是一種有效的架空輸電線路防雷措施。線路自動(dòng)重合閘能夠有效地減少雷擊故障的發(fā)生，減少跳閘時(shí)間，提高輸電線路運(yùn)行的可靠性。安裝輸電線路自動(dòng)重合閘裝置，能夠在輸電線路受到雷電影響跳閘時(shí)自動(dòng)重合成功，并能夠迅速恢復(fù)線路的絕緣屬性。再次還要采用差絕緣或是不平衡絕緣的方式加強(qiáng)線路的絕緣設(shè)計(jì)。為了提高輸電線路的防雷水平，可以適當(dāng)加強(qiáng)線路的絕緣配合，改善線路絕緣子的性能。通過(guò)近幾年輸電線路建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在高的桿塔上增加絕緣子數(shù)量，能夠提高絕緣子串的沖擊閃絡(luò)電壓值，有效提高線路的抗雷能力，降低因雷擊發(fā)生的跳閘故障。除此之外，安裝線路型避雷器、增設(shè)塔頂?shù)姆览桌€或是增加耦合地線等措施，也有助于增強(qiáng)架空輸電線路的防雷設(shè)計(jì)。安裝線路型避雷器不管是對(duì)雷擊導(dǎo)線、桿塔頂，或是避雷線的防雷都是很有效的。而對(duì)于經(jīng)常受到雷擊的部分，可以在導(dǎo)線下加裝一條耦合地線，幫助避雷線的耦合與分流，從而間接地降低接地電阻。同時(shí)，在雷擊發(fā)生的重點(diǎn)區(qū)域，也可以通過(guò)架設(shè)塔頂?shù)姆览桌€起到一定的屏蔽和分流作用。

結(jié)論

簡(jiǎn)而言之，目前電力企業(yè)在輸電線路防雷設(shè)計(jì)上依然存在問(wèn)題。所以，在這種情況之下，其防雷和接地方面的設(shè)計(jì)工作質(zhì)量就變得非常重要，在提升過(guò)程中，相關(guān)的工作人員需要對(duì)實(shí)際的施工情況進(jìn)行研究和分析，使得架空輸電線路長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行得到基本的保障。

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