高压输电线路综合防雷措施的应用孙敏林

高压输电线路综合防雷措施的应用孙敏林

孙敏林

（贵州电网有限责任公司铜仁碧江供电局贵州铜仁554300）

摘要：高压输电线路是电力系统重要组成部分，分布广泛且供电线路较长。雷击是高压输电线路遭受最为频繁的自然灾害，极有可能导致整个输送电线路断线以及周边设备故障。当前国内高压输电线路主要集中架设在野外，一旦线路遭受雷击，往往无法及时得到抢修，极易导致事故位置线路高温持续，最终引发火灾等灾害。因此，保证输送电线路的可靠安全，对于确保变电站系统及周边电气设备可靠安全意义重大。文章就对此加以简要的分析与论述。

关键词：高压输电线路；防雷措施；应用

一、雷电对高压输电线路的影响

高压输电线路暴露在外部环境下，易受恶劣天气条件和自然灾害的影响，降低电网运行的安全稳定性。雷电是常见的自然现象，也是威胁高压输电线路安全的重要外界因素之一。雷电对高压输电线造成的危害主要体现在以下方面：

1、直击雷危害

直击雷是指雷电直接对高压输电线路产生电击，在没有采取防雷措施的情况下，易造成严重危害。如，雷电直接击中杆塔后，雷电流急剧上升，在瞬间增大杆塔顶部与导线之间的电位差，出现闪络现象，阻碍杆塔顶部与导线的正常连通，严重时造成两者中断，直接危害到高压输电线路运行；直击雷还会对导线产生较大危害，使导线产生过电压，易引起线路故障。

2、感应雷危害

当雷云经过高压输电线所在区域时，会产生放电现象形成电磁感应，对路线造成危害。感应雷危害是常见的雷电灾害类型，对高压输电线路的危害较小，一般对35kV以下的线路能够产生较大危害。

3、雷电冲击波危害

相比较直击雷和感应雷危害而言，雷电冲击波具备突发性的特点，在发生雷电冲击波时，高压输电线路无法承受突如其来的高压，对线路带来严重冲击和破坏，引发线路故障，进而威胁到高压输电线路的正常运行。

二、高压输电线路事故发生原因分析

实际运行过程中导致输送电线路遭遇雷击的原因很多，可以大致分为杆塔、保护角以及接地装置等几个方面。

1、保护角问题

我国电力行业对于高压输电线路避雷线的保护角设置有着十分明确的要求，而实际在高压输电线施工过程中，保护角作业注意事项却往往会被忽略。即便安装过程中相关人员已经注意到避雷线保护角的安装等问题，但在实际作业过程过程中由于其他因素或者突发状况等导致保护角设置过大。这大大增加了雷击的概率。

2、接地装置问题

当前我国在用的接地装置普遍缺乏有效的维护，生锈以及腐蚀等情况屡见不鲜。碳钢是当前我国接地装置的主要材料，长时间的使用以及缺乏必要的维护最终会导致该材料变薄，电阻增加，导电性能大大降低，从而在雷击防护效果上大打折扣。一些地区采用导电混凝土或将降阻剂等化学试剂掺杂入接地装置中，其后期使用中受腐蚀情况将更为严重。

3、杆塔问题

杆塔以往大都是由混凝土与钢筋浇筑而成，位于杆塔内部的钢筋主要起到线路保护接地装置的效果。当杆塔或者线路遭受雷击时，线路中的电流会经过杆塔中的钢筋导向大地。而一旦遭受的电流过大，一些质量较差的水泥杆塔极有可能被强大的能量所击裂，从而产生一系列裂痕，甚至一些原本存在裂痕的杆塔很有可能被进一步击碎，导致高压输电线路断线，影响正常供电。

三、高压输电线路防雷措施应用

1、合理布局输电线路

相关研究结果表明，实际高压输电线路遭遇雷击存在一定的规律，一些区域遭受雷击的概率往往较高，而一些地区遭遇雷击的概率则明显更低甚至没有。就专业角度而言，此类高发雷击区域称为易击区。因此在线路设计过程中，如若可以预先对线路附近雷电情况进行研究，从而合理地避开易击区则可以大大降低线路遭遇雷击的可能，更好地保护高压输电线路。

2、架设避雷针。避雷针是有效的防雷措施，应将不同类型的避雷针架设到高压输电线的不同部位，以达到最佳的防雷效果。具体架设要求如下：

2.1在高压输电线路的塔顶安装可控放电避雷针，用避雷针吸引直击雷，减少雷电绕击高压输电线路的情况发生；

2.2在地线上安装防绕击避雷短针。雷电绕击根据输电线路档距可划分为不同安全等级的区域，距杆塔10-30m处为雷电绕击危险区域，要重点采取有效的防雷措施。若地线上架设的避雷针侧向断针长度超过临界电晕半径，则会使侧向断针产生上行先导，可增强地线的引雷能力，在发生雷击之前进行提前拦截，有效防范雷电绕击高压输电线路。

3、科学架设避雷线

对于高压输电线路而言，避雷线的使用可以大大降低雷击大电流对线路造成的损害，从而保护线路安全。因此实际施工作业中应当尤其注意避雷线的规范设计。依据国家相关管理规定，对于不同的高压输电线路，应当采取针对性的避雷线设计方法。假设线路输送电电压不低于220kV，则应当对整个线路安置避雷线。而如若实际输送电电压不高于110kV，则可以区间性地设置避雷线。此外，高压输电线路往往较长，因此每段线路遭遇雷击的概率也有所不同。

4、降低杆塔接地电阻

当杆塔的接地电阻增加时，则相对应的输电线路的抗雷击能力也就越低，而当杆塔的接地电阻慢慢降低时，则整个输电线路的抗雷性能又会增加。因此实际线路建设施工过程中，应尽可能选择接地电阻值较小的杆塔。此外，为了尽可能地增加泄流容积，可以选择单极深埋垂直接地方式，从而避免选择水平加多根短桩式复合接地系统。最后，对于一些土壤电阻相对较大的区域，可以增加一些物理降阻剂，从而对接地装置埋设位置土壤电阻率进行优化，以便于发生雷击事件时，可以达到较好的迅速泄压效果。

5、提高日常运维管理

通常情况下，如若运维管理及时到位，实际雷击所带来的损失也可以大大降低。因此高压输电线路运维管理部门，应当加强平时对线路的监管工作，包括线路中绝缘子、导线、杆塔等的周期性检修与维护工作，根据季节交替以及气候变化等规律摸索出有效的线路维护策略，加强平时的线路巡检工作，着重对线路防雷击措施进行检修管理，从而降低雷击事故发生次数。

6、优化防雷评估技术

架空输电线路分布范围广泛，沿线地形地貌复杂、雷电活动分布不均，加上线路结构、绝缘差异等因素，精细化评估线路雷击风险的难度较大，但一直是防雷科研和生产运行努力的目标。基于线路走廊雷电监测数据样本库，实现以地闪密度为依据的雷区等级划分，并绘制全国范围的雷电地闪密度分布图；对输电线路走廊雷电流幅值累积概率曲线的统计分析，结果与IEEE概率推荐分布一致性明显优于现行国标，指导输电线路设计、运行管理和防雷改造。精细化地形地貌数据在防雷评估中主要使用地面倾角和地貌数据，导地线相对地面的准确高度采用弧垂和地貌数据进行修正，最大绕击电流计算过程中需要调整地面倾角。三维激光扫描技术可实现线路结构信息的精细化测量，该方法能提取更加精确的杆塔定位坐标、导地线间的间距及弧垂、转角塔外侧跳线保护角等重要参数，该项技术已成功应用于三峡近区500kV送出线雷电风险评估中并取得良好应用效果。

结束语

综上所述，高压输电线路是电力系统的重要组成部分之一，其运行稳定与否直接关系到电网的运行可靠性。为保证高压输电线路的安全、稳定、可靠运行，应当对各种防雷技术措施进行综合运用，以此来增强线路的防雷水平。在未来一段时期，应当加大对防雷技术的研究力度，除对现有的技术措施进行优化改进和完善之外，还应开发一些新的防雷技术，从而为高压输电线路防雷提供技术支撑，最终促进我国的电力行业稳定发展。

参考文献

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