架空輸電線路防雷與接地技術(shù)的探討

王敏超

摘要：在電力系統(tǒng)中，供電企業(yè)使用架空輸電線路，對電網(wǎng)意義重大，然而，架空輸電線路也會受到氣候條件的影響，架設(shè)過程中，經(jīng)常會發(fā)生雷擊跳閘。在保護輸電線路的基礎(chǔ)上，雷擊跳閘是影響電網(wǎng)安全供電的最重要因素，會導(dǎo)致供電異常，對電力系統(tǒng)造成破壞。本文主要分析了輸電線路招致雷電現(xiàn)象的原因，詳細論述了輸電線路的防雷和接地設(shè)計，并針對架空輸電線路的雷擊設(shè)計作出分析，希望對我國供電系統(tǒng)有所幫助。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路;防雷技術(shù);接地技術(shù);探討

1架空輸電線路中做好防雷與接地工作的必要性

架空輸電線路的構(gòu)造包含電桿、電纜線、架空接地線、接地裝置、絕緣子串等輸電線路，將絕緣子連接輸電線路和塔桿是確保輸電線路傳遞質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。高海拔輸電線路在戶外工作時很容易遭到自然環(huán)境的干擾，尤其是在雷電天氣，如果不采取有效的避雷對策，架空輸電線路將跳閘，干擾架空輸電線路的安全可靠運作。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，在架空輸電線路運作環(huán)節(jié)中，遭雷擊導(dǎo)致的跳閘故障占全部跳閘事故的2/3，鑒于架空輸電線路在架空輸電線路中運用廣泛，為了更好地提升輸電線路的傳遞質(zhì)量，務(wù)必采取避雷對策降低跳閘率。

接地設(shè)計是防雷系統(tǒng)的關(guān)鍵，為了提高架空輸電線路的防雷效果，在架空輸電線路防雷能力強的情況下，應(yīng)采取必要的接地措施。桿接地裝置是輸電線路接地設(shè)計的重要組成部分，它可以引雷，使桿塔作為導(dǎo)體流入地面，保護桿塔的絕緣設(shè)備，避免跳閘事故。

2輸電線路招致雷電的具體原因以及相關(guān)危害種類

2.1原因

閃電放電歷史悠久，對它的科學(xué)認識和研究始于近代，由于累積電荷而形成云的帶電電荷，一般來說，在地球大氣的有利條件下，閃電使?jié)駸釟饬魃仙?，稀薄的空氣不斷向下凝結(jié)，向上的氣流穿過云層，水滴由于破裂而帶電，一般水磨帶的負電荷較少，刮風(fēng)時局部會形成一些帶正電荷的區(qū)域。

2.2雷電危害的相關(guān)種類

依據(jù)閃電相對應(yīng)的過電壓原理和閃電形成的具體物理環(huán)節(jié)，主要有感應(yīng)式閃電和直擊雷，它們的來源和特性不一樣。雷擊避雷針、電桿或線路引起的過電壓是對雷電過電壓的直接干擾，雷電擊中地面和線路，彼此之間形成電磁感應(yīng)現(xiàn)象，稱之為感應(yīng)式雷電過壓。

2.2.1關(guān)于直擊雷過電壓

研究表明，線路跳閘時，直接接觸雷電過電壓是影響線路跳閘的最主要因素，避雷針和避雷器都會產(chǎn)生較高的感應(yīng)過電壓，一般高于絕緣子串受沖擊時的實際放電電壓，從而危及供電的實際可靠性。直擊雷管有三種類型：線狀導(dǎo)體、線狀擊雷管和線狀擊雷管，正確認識雷電過電壓：①由于桿和避雷針對導(dǎo)線電阻抗的影響，當(dāng)避雷針或桿被雷擊時，雷擊點與導(dǎo)線的電壓差大于實際放電電壓的絕緣水平，導(dǎo)致線路閃絡(luò)，即線路閃絡(luò);②如果直接打在避雷針和周圍導(dǎo)線上，極有可能造成線路屏蔽失效。

2.2.2相關(guān)的感應(yīng)雷過電壓

雷云靠近線路時，雷云附近會感應(yīng)出一些束縛電荷，與雷云中的實際電荷相同，最終漏到地面，中性點相當(dāng)于線路絕緣，一旦發(fā)生泄漏，電荷就會泄漏到地面。如果雷云已經(jīng)放電或遭雷擊打塔，但仍無反擊，雷云內(nèi)的電荷會因瞬間放電而消失，線路上相應(yīng)的束縛電荷會變成自由電荷，向周圍線路擴散，形成感應(yīng)過電壓。實際上，這些雷電過電壓是由電場變化引起的，靜電分量稱為感應(yīng)過電壓，同時雷電流變化很大，會產(chǎn)生很強的電磁場，根據(jù)電磁感應(yīng)的相關(guān)原理，導(dǎo)體上會產(chǎn)生較大的過電壓，與導(dǎo)體一起構(gòu)成感應(yīng)雷電過電壓。

3架空輸電線路防雷措施探討

3.1對輸電線路路徑的選擇

水電線路安裝前，應(yīng)詳細統(tǒng)計經(jīng)過區(qū)域的雷擊次數(shù)，在此基礎(chǔ)上，有必要對輸電線路的設(shè)計路線進行優(yōu)化。在保證線路設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，縮短架空距離，盡量避開易雷區(qū)，避開順風(fēng)谷等不利環(huán)境，如果無法避免穿越上述區(qū)域，應(yīng)加強線路的防雷技術(shù)。

3.2進行避雷線的架設(shè)

這種防雷措施在架空輸電線路施工中比較常見，可以有效降低輸電線路跳閘的概率，對于避雷線的設(shè)計，不僅要利用以往的施工經(jīng)驗，還要利用設(shè)計中的高度等參數(shù)，合理設(shè)計保護角度，確保避雷線的設(shè)計符合實際，充分發(fā)揮其防雷功能。在實際防雷電路設(shè)計中，保護角在10° ～ 20°之間，此外，如果輸電線路需要穿越山林地區(qū)，桿塔架設(shè)位置較高，相對容易遭受雷擊，電磁環(huán)境復(fù)雜，需要在線路桿塔兩側(cè)設(shè)計橫向避雷針，可以有效防止故障過電壓問題。

3.3設(shè)置接閃器、安裝線路避雷器

接閃器是一種金屬物體，主要用于接收架空輸電線路的直接雷擊，一般來說，接閃器需要通過接地引下線與接地裝置有效連接才能達到防雷效果。避雷裝置的頂部設(shè)置有避雷器，借助被保護的突出部分，可以順利將雷電引向自身，有效接收雷電，達到防雷的目的。避雷裝置安裝在裝有避雷器的線路上，防雷裝置最大的作用是有效抑制雷電過電壓，使雷電過電壓進入地面并有效切斷續(xù)流，當(dāng)電壓值正常時，避雷器會迅速恢復(fù)正常狀態(tài)，保證系統(tǒng)正常供電。

3.4架設(shè)耦合地線

降低塔桿電阻是一種實用性強的避雷對策，但在特殊情況下難以保障架空輸電線路免遭遭雷擊，所以，安裝耦合接地線是一種不錯的避雷措施。接地線、避雷線和導(dǎo)線之間的耦合可以大幅度降低過電壓，提升架空輸電線路的避雷水準(zhǔn)，完成避雷的效果，測試統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，架設(shè)耦合接地線可以大大減少跳閘情況，起到避雷效果。

3.5自動重合閘裝置

正常情況下，絕緣閃絡(luò)會在一定時間內(nèi)自動恢復(fù)，當(dāng)絕緣閃絡(luò)恢復(fù)正常后，可恢復(fù)供電，實現(xiàn)合線，自重制動技術(shù)可以有效實現(xiàn)線路的合閘現(xiàn)象。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)在我國110千伏及以上輸電線路的應(yīng)用成功率約為90%，如此高的成功率使得自動重合閘技術(shù)具有重大的現(xiàn)實意義。

4架空輸電線路的接地設(shè)計

4.1接地電阻的設(shè)計

如果輸電線路所在區(qū)域土壤電阻較低，可以采用桿塔接地或拉線接地，這樣桿塔的接地電阻就不會因雷擊而增大。如果輸電線路所在區(qū)域土壤電阻較高，可以采用多種接地方式，包括外接地、輻射接地、物理接地和復(fù)合接地，接地電阻也可以通過換土來降低。

4.2桿塔接地的設(shè)計

架空輸電線路設(shè)計前，應(yīng)搞好實地勘測工作，掌握當(dāng)?shù)氐睦纂娋唧w情況，挑選遭雷擊幾率低的地域架設(shè)架空輸電線路。在現(xiàn)場調(diào)研中，需要精確測量土壤電阻率并對統(tǒng)計數(shù)據(jù)展開深入分析，為塔桿接地裝置的設(shè)計給予參考，設(shè)計人員依據(jù)土壤電阻率等統(tǒng)計數(shù)據(jù)挑選塔桿的地址及其所需要運用的接地方式方法，將接地設(shè)計圖紙繪制出來。

4.3降阻劑的使用

為了更好地把控輸電線路所在位置的土壤電阻率，關(guān)鍵根據(jù)挑選接地方式方法來完成，比如，可以在土壤電阻率高的地區(qū)安裝垂直接地極，倘若輸電線路所在位置土壤層比較干燥，要特別注意接地不良的問題。倘若運用水泥塔，垂直極距應(yīng)把控在3～5米，塔間隔為5～8米。除此之外，降低土壤電阻率可以通過降低土壤層接地體的數(shù)目來把控工程施工成本費用，降低土壤層電阻的穩(wěn)定性，堅固耐用。

5結(jié)語

架空輸電線路在運用中很容易被雷擊，后果很嚴重，帶來極大的財產(chǎn)損失和傷亡事故，所以，針對架空輸電線路的設(shè)計人員來講，在架設(shè)環(huán)節(jié)中應(yīng)特別注意避雷和接地技術(shù)。根據(jù)架空線路的設(shè)計、避雷線等防雷裝置的科學(xué)合理設(shè)計和安裝、接地線的安裝、塔桿的接地、接地電阻的降低及其降阻劑的運用，可以有效的提升架空輸電線路的避雷水準(zhǔn)。

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