架空输电线路防雷分析与接地设计研究

邱春伟

摘要：目前，架空输电线路运行的确有很多优点，如成本低、易检修、易施工等。但在实际中，架空输电线路往往会因为环境因素的影响，容易受到雷电等自然灾害的影响，进而造成线路的跳闸，影响电路输送，甚至对电网的安全运行造成影响。所以，要保障我国经济社会的长久可持续发展，一定要做好架空输电线路的防雷与接地设计。

关键词：架空;输电线路;防雷;接地设计

1进行架空输电线路防雷与接地设计的必要性

首先，架空输电线路的组成基本包含了杆塔、架空地线、绝缘子串、导线及接地装置等部分。在架空输电线路中，绝缘体将输电线路固定在杆塔上，是确保电力传输质量的关键设备。架空输电线路的运行环境较为特殊，是在完全露天的情况下运行，很大限度上会受到来自自然环境方面的影响，尤其是在风雨雷电等天气情况下，如果缺乏必要且有效的防雷电措施，很容易造成架空输电线路发生跳闸故障。根据以往的故障经验统计，在架空输电线路的正常运行中，因为雷击而造成的线路跳闸现象占总跳闸故障的比例高达2/3。其次，在架空输电线路广泛应用的当今社会，保障架空输电线路的安全运行是当今工作的重点内容，必须做好输电线路的防雷击设计，避免因雷击导致的输电线路跳闸现象。同时在架空输电线路的防雷击设计中，对接地进行特别设置是必不可缺的，要重视对接地装置的设计，使架空输电线路能够具备良好的防雷击功能。因此，对于架空输电线路的安全稳定运行来讲，对输电线路的防雷及接地进行科学设计是至关重要的，做好防雷击和接地设计能够有效地提高架空输电线路的防雷击能力，确保输电线路能够安全稳定运行。

2输电线路雷击及跳闸分析

架空输电线路雷害事故的形成通常包括四个阶段：第一，输电线路在遭受雷击时，雷电流通过杆塔接地装置泄流入地，产生雷电过电压的作用;第二，输电线路设备及其绝缘受到破坏发生闪络;第三，输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压;第四，路跳闸，供电中断。要及时处理这种情况，首先就必须对雷击跳闸的形式及原因进行分析。线路雷击跳闸主要表现为两种形式：直击雷过电压，是由雷直接击于线路或杆塔而引起的;感应雷或绕击雷过电压，是指雷击线路附近地面或线路杆塔时，由于电磁感应绕过避雷线击于在导线上而引起的。无论哪种形式，如果防雷措施不良，都会造成很大危害。

3架空输电线路防雷措施分析

3.1架设避雷线

这是输电线路防雷击设计中最基础的一项措施，也是最有效的一项措施。它既能够有效防止雷电直击导线，还能够确保导线的屏蔽和耦合作用，同时也能够减小经过杆塔的电流。通常，输电线路的电压越高，架设避雷线的效果也就越好，其造价在总造价中的比重也就越低。电压在110kV以上的输电线路都应架设避雷线，同时根据不同的电压大小架设不同角度的避雷线，减小避雷线路的保护角度，有效减小雷电的集中率，同时要相应地增加杆塔的高度，并特别注意桿塔上两个相邻避雷线之间的设计距离。

3.2安装线路自动重合闸装置

自动重合闸装置可以在输电线路发生故障时立即跳闸，以对输电线路实施保护，这也是架空输电线路运行的过程中防止输电线路遭到雷击的有效措施。当自动重合闸装置安装完毕后，一旦雷电到击杆塔或者输电线路，就会产生输电线路跳闸。自动重合闸装置可以使输电线路跳闸后的瞬间自动重合，使得塔杆上所安装的绝缘装置的绝缘性能得到恢复。所以自动重合闸的安装可以将跳闸的实践缩短，以将输电线路由于雷击而导致的故障消除，确保输电线路安全供电。

3.3架空输电线路上加装耦合地线

为了降低架空输电线路的发生率，在架空输电线路上加装耦合地线也是极为有效的。具体来讲，就是在架空输电线路上容易被雷电击的位置加装耦合地线，使输电线路运行中，如果杆塔或者线路遭雷击，耦合地线就可以发挥耦合的作用将电流进行分流，以使架空输电线路的接地电阻降低。采用这种方法可以使输电线路较少受到雷击的影响，使得高架空输电线路的运行有所保障。

3.4加强线路绝缘及采用差绝缘和不平衡绝缘方式

根据调度数据，适当加强线路的绝缘配合和改善绝缘子性能，可提高线路的耐雷水平。近几年新建线路的实践证明，在高杆塔上增加绝缘子串片数，提高绝缘子串的50%冲击闪络电压值，可以有效增强线路的耐雷水平，从而降低雷击跳闸率。差绝缘方式是指同一基杆塔上三相绝缘之间有差异，下面两相绝缘比最上面一相各多一片绝缘子。当雷击杆塔或导线时导线绝缘先被击穿，雷电流经杆塔入地，避免了两相闪络。据统计，采用差绝缘方式，架空输电线路的耐雷水平可提高24%左右。在高压线路上采用不平衡绝缘方式是指双回路的绝缘子串片数有差异，当发生雷击时，绝缘子串片数少的回路先闪络，该回路导线相当于地线，提高了绝缘子片数多的线路的耐雷水平，可降低双回路雷击同时跳闸率，从而保障了绝缘子片数多的回路线路能连续供电。

4架空输电线路接地的设计研究

4.1合理进行接地设计

因为架空输电线路杆塔接地情况对架空输电线路防雷击性能有一定影响。为了避免架空输电线路遭到雷击，在设计架空输电线路杆塔接地的时候，工作人员应当对设置架空输电线路的区域进行沿线雷电活动情况的调查，以掌握雷击频发地段，进而合理规划架空输电线路杆塔的设置方案。同时，工作人员还要对线路杆位的土壤电阻率进行逐级测量，获得准确的线路杆塔的土壤电阻率值，为合理设计杆塔提供依据。

4.2使用降阻剂

随着电阻技术的不断进步，具有超高导电性的降阻剂得到逐步更新升级，在架空输电线路的接地设计中科学合理地使用降阻剂，能够通过有效降低接地电阻来实现输电线路防雷对于接地电阻的要求。降阻剂能够快速渗入到地面土壤中，大幅增加分散电流的范围，适合在土壤电阻率比较大的地方使用。

4.3降低接地电阻

对于处在土壤电阻率较高地区的架空输电线路可选择放射形接地方式、连续伸长接地体方式、复合接地方式、外引接地方式、换土方式以及物理接地模式等接地装置降低杆塔的接地电阻。另外，也可采用加长接地极并使用降阻剂的方式来降低杆塔冲击接地电阻。

5结语

总之，架空输电线路这一举措可以对电力系统起到良好的影响，并针对雷击和接地提出了防范措施。所以应该对输电线路防雷与接地的设计重视起来，完善和发展我国输电线路的设计，优化电力系统的举措势在必行。需要结合施工实际做好相关因素的考量，并有针对性地进行架空输电线路的防雷及接地设计。由于所有的防雷措施都离不开接地，因此，做好接地设计是至关重要的，要做好架空输电线路防雷设计的保护工作，确保接地装置的完整性，保护好绝缘线路相关设备，减少雷电对线路的影响，从而最大限度地保证架空输电线路的正常安全运行。

参考文献

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