淺談輸電線路防雷原理與設(shè)計

張麗

摘要：輸電線路是電力系統(tǒng)的大動脈，在保障民生和經(jīng)濟社會發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。為了避免供電系統(tǒng)被破壞，輸電線路應(yīng)當安裝相應(yīng)的防護設(shè)施。在雷雨天氣時，高壓雷電流會破壞電力設(shè)備與輸電線路穩(wěn)定運行，所以提高輸電線路的耐雷水平十分必要。

關(guān)鍵詞：輸電線路;防雷原理;設(shè)計

1 輸電線路防雷原理的探究

1.1 合理選擇路徑

雷電對線路的主要影響因素包括線路附近區(qū)域的地理位置、地貌、天氣情況、雷暴日等，這些因素會對電線的工作環(huán)境造成影響。因此，在進行防雷設(shè)計之前，需要先調(diào)查清楚當前地區(qū)的實際情況，然后對收集到的氣象資料進行分析，盡量避開山谷、密林、河流、山峰等雷電多發(fā)區(qū)域，降低雷擊現(xiàn)象的發(fā)生頻率。

1.2 防雷措施

我國市面上使用的防雷措施主要為幾種，分別為架設(shè)避雷線、降低桿塔接地電阻、安裝避雷設(shè)備、加強線路絕緣以及裝設(shè)耦合地線，這些措施可以提高線路的絕緣等級或者增強雷電流泄流效果，提升線路的避雷效果。當設(shè)計人員確定了線路路徑之后，其需要使用防雷措施降低電磁場、強電流、熱效應(yīng)的危害，利用接地線將電流引導進地面中，避免輸電線路損壞。防雷設(shè)施的設(shè)計與雷擊強度、電流峰值以及整定電流相關(guān)，也受到電阻、避雷線等設(shè)備參數(shù)的影響[1]。

1.3 安裝繼電保護裝置

繼電保護裝置可以對線路進行有效保護，能夠?qū)⒗讚舻挠绊懛秶M行合理控制，從而達到減小停電范圍的效果。自動重合閘的合理選用，有助于線路在遭受雷擊跳閘后迅速恢復。由于線路絕緣具有恢復功能，大多數(shù)雷擊造成的沖擊閃絡(luò)和工頻電弧在線路跳閘后迅速去電離，線路絕緣不會發(fā)生永久性損壞和劣化，自動重合閘效果很好。

1.4“疏導式”防雷保護

我國避雷設(shè)施的核心策略為努力提升線路的雷電抵抗能力，降低雷電跳閘帶來的威脅。電網(wǎng)企業(yè)將雷電跳閘率作為衡量防雷措施效果的重要標準，防雷保護較多的采用“堵塞型”防雷方式，這種方法主要應(yīng)用在電源較少，電網(wǎng)薄弱的環(huán)境中，但是在一些電源較多的線路中使用效果卻并不理想。所以，基于線路運行維護經(jīng)驗，技術(shù)人員根據(jù)間隙防雷的特點再次提出了“疏導型”的防雷保護措施，允許線路存在一定的跳閘情況，將間隙設(shè)備與絕緣子進行連接，引導工頻電流，保護絕緣子的完整性，減少雷擊事件的危害。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)線路情況合理選擇“堵塞型”與“疏導型”保護措施，提升防雷保護能力。

2 輸電線路中的防雷設(shè)計

2.1 接地裝置設(shè)計

在線路的防雷設(shè)計中，接地裝置可以減少雷電帶來的危害。線路的接地裝置的設(shè)置需要根據(jù)土壤條件進行調(diào)整，其主要目的是降低桿塔的工頻接地電阻。昀大工頻接地電阻如表 1所示。

當土壤電阻率超過 2 000Ω·m，很難降低到 30Ω時，可以采用 6～8根總長不超過 500 m的放射形接地體，其接地電阻不受限制。

例如，在沙城 220 kV線路中，工作人員就將原本設(shè)計的 4條接地引下線進行增加，將 2根 25 m的接引線與 2根 31 m的地下線加以應(yīng)用，使接地裝置升級為 8根外放型接地裝置，將接地電阻降低到原本的 35%，避免線路因為雷擊發(fā)生跳閘情況[2]。

2.2 絕緣避雷線設(shè)計

輸電線路的絕緣避雷線通常具備良好的防雷能力，其能夠?qū)€路進行充分的保護。避雷線可以通過載波通信的方式減少電線短路的情況。避雷線因為作用與能力的不同，其安裝方式有兩種，一種為將避雷線直接在桿塔上安裝，另一種為將避雷線穿過絕緣子，然后再連接桿塔。線路的電壓與絕緣水平、避雷效果呈正比關(guān)系，如，當額定電壓為 60 kV時，一般線路處于 30～60 kA之間，保護段為 60kA;而當額定電壓為 110kV時，一般線路處于 45～75 kA之間，保護段為 75 kA;當額定電壓為 500 kV時，一般線路處于 130～170 kA之間，保護段為 170 kA，所以設(shè)計人員應(yīng)當以此進行防雷設(shè)計，控制好三者之間的關(guān)系。

此外，在進行線路避雷線設(shè)計時，還應(yīng)考慮線路的負荷特性、系統(tǒng)運行方式、地形地貌特點等因素，并參考當?shù)匾呀ǔ删€路的運行維護經(jīng)驗。

2.3 線路避雷器設(shè)計

在我國的避雷器市場中，氧化鋅金屬避雷器因其避雷效果良好、相對成本較低的特點被廣泛運用，其主要分為兩種，分別為有串聯(lián)間隙與無間隙。線路避雷器與線路絕緣子之間為串聯(lián)狀態(tài)，在工頻電壓的作用下，電阻會達到一定高度，當電線受到雷擊時，強烈的電流會進入避雷器當中，當雷擊電壓高于導線電壓時，避雷器會立刻起到導電泄電的作用，以此降低電擊產(chǎn)生的電壓，保護線路安全。當電壓數(shù)值降到了一定數(shù)值之后，避雷器會出現(xiàn)“高阻狀態(tài)”，并同時停止導電泄電作業(yè)，通過正確安裝線路避雷器（如圖 1所示），可以起到良好的避雷作用。此外，避雷器的價格以及維護的成本較高，設(shè)計人員應(yīng)當根據(jù)線路的分布以及當前地區(qū)的特點進行避雷器的布置，在雷電多發(fā)區(qū)域以及容易被雷擊的部位安裝避雷設(shè)備。應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較，采用合理的防雷方式，使設(shè)計更加全面。

3 結(jié)論

綜上所述，防雷技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用可以保護輸電線路不受到雷電的危害。經(jīng)過上述內(nèi)容可知，輸電線路被雷擊的概率與周邊的環(huán)境、天氣、地形等因素有關(guān)，因此需要工作人員根據(jù)輸電線路的結(jié)構(gòu)特點進行安裝設(shè)計，合理運用防雷原理保護線路，減少線路的受到雷擊的概率。

參考文獻

[1]鄧先林.探究輸電線路的防雷設(shè)計與運維技術(shù)[J].智能城市，2020，680-81.

[2]李笑怡.防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計的應(yīng)用[J].集成電路應(yīng)用，2020，37（1）：70-71.