线路防雷技术在输电线路设计中应用探究

周巧勇 朱丹阳

摘要：据相关数据资料统计，在电力系统运行中，雷击故障是最为常见的危害之一，且发生雷击事故会对系统造成巨大的破坏，导致线路出现短路情况，严重时会引发火灾，威胁到生命财产安全。因此，必须要加强输电线路的防雷性能，将雷击造成的影响降到最低。本文便针对输电线路设计中，应用线路防雷技术进行探究，分析有效的防雷技术，为输电线路防雷打好经验基础。

关键词：输电线路设计;线路防雷技术;应用研究

近年来我国的社会经济和科学技术已经取得了不俗的成绩，为了更好地推动社会生产，提升人们的生活质量，开始大力推进智能化电网建设，输电线路在数量和长度上都不断增加。但由于我国的地域广阔，很多的输电线路架设在山地和丘陵，自然气候环境会对输电线路造成影响，尤其是春夏季节的雷雨天气，对输电线路运行有着极大的危害。所以，在输电线路设计中，一定要考虑到雷击事故带来的危害，加强防雷技术的应用。

1雷电对于输电线路的危害

雷电多在春夏两季，雷击事故多发生在高层或者带有尖端的建筑上。输电线路在运行过程中，如果遇到雷雨天气，极易受到影响造成线路故障，也就是我们经常提到的雷电事故。具体来讲，雷电对于输电线路的影响，大体表现在三个方面：①雷电在出现时会伴随着高热效应，当输电线路遭受雷击，会瞬间产生巨大的电流，高电流会造成输电线路的温度开始升高，当温度升高线路内金属熔点时，便会将金属导线融化、造成输电线路杆塔倒塌等情况，届时电力系统会陷入瘫痪状态。②雷电现象发生时会伴随高压效应，雷击带来的电压值可高达十万伏特以上，一旦打在输电线路上，会直接让输电线路因高压引发跳闸、短路的情况，还会直接烧毁变压器，对于输电线路以及相关的电气设备都会造成不可逆的损失，同时还会威胁到人们的生命安全。③雷击现象发生时，除了会伴随极高的电流和电压外，还会具备电磁感应，会直接在输电线路周围形成电磁场，让输电线路的电流不断增大，加上雷电带来的高热效应，让输电线路面临运行危险。

2雷击现象的成因

2.1杆塔因素

雷击现象是电子能量汇聚在云层产生电荷，电荷能量傳到地面的一个过程。输电线路承载着电力传输的重大任务，在设计过程中必须要考虑到雷电带来的危害。杆塔是架设输电线路的关键所在，但杆塔的存在导致云层产生的电荷能量，能够借助杆塔传到地面，雷电发生时带来的电压穿透力强，杆塔防御不足会直接发生雷击事故，因此在输电线路的设计环节中，都会对杆塔的设置有充分考虑。只有不断提高杆塔的电感能力，才能够将雷电反击力度控制在合理范围。除此之外，输电线路遭受雷击受损严重的原因，还与杆塔的距离有关系，杆塔过于接近，雷击现象出现后会产生分流情况，导致线路受损。

2.2自然环境因素

我国地域广阔，很多地区自然环境都比较恶劣，譬如山区，气候变化不定，加上大量的树木植被，非常容易诱发雷击。因此电网的建设以及输电线路的架设都非常容易受到自然环境气候的影响。在山区的输电线路或者沿海地区的输电线路，都要比平原地区更容易遭受雷击。因此在输电线路的设计中，一定要结合地域气候以及周围实际环境来制定合理的防雷策略。

3输电线路设计中线路防雷技术的应用研究

3.1科学布置输电线路

上述文中提及输电线路遭受雷击故障的情况，与地域环境有着直接的关系，所以在输电线路设计中，一定要对当地的地理环境、气候条件以及周围地质条件等进行详细的考察与分析，在布设输电线路时，避开雷电多发地，远离大面积的高大植被，降低雷击发生几率。通常情况下，几种区域是我们提到的“雷电多发区”：

①含有导电性能的矿藏且同其他地区相比地下水位较高的地区;②处于顺风向的河谷或者山谷风口处;③农田、山谷、山坡断层等土质电阻率低或者地质电阻率变化较大的区域;④水资源丰富的盆地;⑤大面积高大植被覆盖区域，森林、树林等。

3.2科学合理的安装避雷线、避雷针等设备

输电线路本身就是用来进行电能传输，不论如何设计，也很难保障线路不会受到雷击影响，且输电线路的设计本身还需要考虑很多的因素。当前最为有效且应用最为广泛的方法，便是在输电线路上安装相应的避雷装置。

①安装避雷线，这是很多的输电线路在防雷设计上的首选方法，避雷线能够在雷击发生时实现分流作用，同时其自身具备屏蔽效果，能够有效降低输电线路的雷击伤害。除此之外，避雷线还能够间接提升绝缘子的性能，让杆塔的防雷效果得以提高。可以说，避雷线是输电线路防雷设计中，不可或缺的装置。在对输电线路进行避雷线的安装工作前，需要充分考虑到输电线路的电压情况，我们将输电线路的电压分为三个档，分别是35kV及以下、110kV-220kV以及220kV以上，电压越高，越容易引发雷击现象，因此第一种不需要安装避雷线，第二种便需要在输电线路上做好避雷线的安装，而第三种，也就是220kV以上的电压，输电线路上要安装双避雷线。

②在杆塔的最顶端安装负角保护针，当雷电现象发生时，负角保护针可以在雷击发生时分担大部分的电压，降低雷电对杆塔的贯穿力度，同时也能够有效减少绕击现象。

③可控避雷针的安装。当杆塔承受雷击时，可以借助可控避雷针的反射作用，在针头部位产生强磁场效应，实现脉冲放电。但安装可控避雷针时，需要与接地设备以及支架等进行综合的考量。

3.3有效利用自动重合闸、接地电阻

自动重合闸装置可以对输电线路进行有效保护，在架空输电线路中应用效果更为凸显。该装置在应用过程中可以呈现出单相重合闸、三相重合闸以及综合重合闸等多种不同状态，降低因线路故障造成的停电次数。另外，同其他的设备相比，重合闸成本相对较低，但有着良好的性能，适合普遍推广应用，加上重合闸具有自动化功能，将雷电对输电线路的负面影响有效降低。

针对接地电阻，可以采取以下几种方式来减小接地电阻：

①延长接地线。接地线越长，越能够降低线路中的电阻，降低雷击故障。②采取垂直接地法。把垂直接地体设置在接地线上，实现降低电阻的效果。③采用换土方式。在杆塔附近的土壤中如果电阻率比较高，可以采取这种方式来降低土壤的接地电阻，避免雷击对杆塔造成伤害，降低输电线路雷击故障的几率。

3.4采取针对性措施

地域环境不同、气候条件不同等都会造成地区之间雷击发生几率不同、雷击造成的事故大小不同。有些地区雷击事故一年不过一两次，有的地区雷击事故频发，要针对这些地区的特点来采取针对性的措施。譬如架空输电线路、大跨越式输电线路以及输电线路之间大高差、大档距等问题，都需要针对性采取防雷措施，制定可行的防雷方案。如果输电线路是大跨越式，则应该不断强化防雷技术，像在戈壁区域，大跨越式的输电线路，其杆塔超过40米，不利于防雷保护，要通过改变接地线长度、延长接地线或增加接地线数量等方式来降低杆塔接地电阻。

结语：

随着电网建设规模的不断加大，输电线路的覆盖面积也在不断增长。长时间在自然环境下运行，非常发生雷击事故，因此必须要不断提升防雷设计水平，针对特殊地区、特殊环境下的输电线路，要制定合理的防雷预案。

参考文献：

[1] 丁博，赵铭.输电线路设计中线路防雷技术的运用研究[J].中国高新区，2018（01）：149.

[2] 田海遥.线路防雷技术在输电线路设计中的应用[J].科技资讯，2017，15（14）：22-23.

[3] 仲海军，毛妹，王俪潼，等.输电线路设计中线路防雷技术的运用解析[J].电子技术与软件工程，2016（05）：234