35kV架空输电线路雷击模型及防雷应用

35kV架空输电线路雷击模型及防雷应用

张泽鹏

国网山西省电力公司吕梁供电公司 山西吕梁 033000

摘要：在35kV架空输电线路的雷击处理方面，由于雷电情况出现的未知性、不稳定性和复杂性，使得对于线路的维修和防护方面产生较大的困难。因此，本文将在对雷电现象的分析基础上，对35kV架空输电线路的防雷措施进行全面分析，并通过建立35kV架空输电线路雷击模型进行验证。

关键词：架空输电线路；雷击模型；防雷应用

引言

随着我国社会经济化发展，人们的生活水平以及物质文化生活越来越高，这就意味着人们对于电能的需求越来越高，并且对于电力系统的安全性也越加重视。近些年来，架空输电线路遭受雷击的现象十分严重，对于架空输电线路造成一定程度的破坏，因此，对架空输电线路防雷措施的研究愈发重要。

1雷击危害

输电线路在遭受到雷击后，会形成以下危害。第一，感应雷过电压危害，即受到电磁感应的影响出现过负载现象。之所以会形成电磁感应是因为雷击中电塔、线路、地面时，其中产生的电荷与雷云所带电荷的极性相反。这时输电线路中的电压、电流就会异常，短时间内原输电线路就会成为高压线。此外，架空线路还会产生更加严重的感应雷过压问题，导致击穿事故。第二，直击雷过压危害。即雷电直接击中输电线路引发的过压问题。当输电线路被击中后，电流会随着接地导线流入大地，引发电压降，以致于雷击部位的电位升高。在这一过程中还有可能出现热效应、电效应等不良情况，造成更为严重的安全事故，甚至是造成人员伤亡。第三，雷电绕击。即雷电绕过避雷设施击中导线。常见于空旷地带的输电区域。当雷击击中导线之后，瓷瓶串就会有电流经过，并出现闪烁现象。可以说，雷电绕击对输电线路的危害非常大，电力企业应当提早预防。第四，雷电反击。当出现雷电反击现象时，输电线路有可能出现跳闸事故。因为电力设备遭受到雷击后，其中产生的击穿电流会击穿大地，导致接地电压瞬间提高。这时输电线路还会产生电压，引发雷电反击现象，导致瞬时放电电压急剧升高，瞬时放电电流急剧增大。结合以往的工作经验来看，每当出现雷电反击现象时，最终都会导致跳闸事故。

2 35kV架空输电线路雷击放电原理分析

一般情况下，人们认为当雷云中的电荷受到热气流影响时，当遇到稀薄的空气时就会发生即时性的冷凝变化，进而形成放电过程，也就是我们所说的放电原理。除此之外，雷云与雷云、雷云与地点之间也能形成放电现象。

3 35kV架空输电线路的防雷措施应用

3.1合理选择路径

雷电对线路的主要影响因素包括线路附近区域的地理位置、地貌、天气情况、雷暴日等，这些因素会对电线的工作环境造成影响。因此，在进行防雷设计之前，需要先调查清楚当前地区的实际情况，然后对收集到的气象资料进行分析，尽量避开山谷、密林、河流、山峰等雷电多发区域，降低雷击现象的发生频率。

3.2合理安装避雷器及其避雷线

在架空输电线路中，可以通过合理安装避雷器来达到防雷效果。在架空输电线路中安装避雷器，这样当输电线路遭受到雷击现象时，雷击放电就会产生分流的现象，一部分的放电电流就会通过避雷器传输到附近的塔杆中，然后通过塔杆将放电电流传输到地中，如果雷击放电量超过定值，那么避雷器就能够将放电电流分成分流，传输到附近的塔杆中。当雷击放电电流通过避雷器以及导线时，放电电流能够受到导线中电磁感的影响，进而使得放电电流在避雷器以及导线中产生耦合分量现象，并且避雷器的放电分流要远远超过避雷线的放电分流，而分流产生的耦合分量现象能够促使导电电位提升，这时候绝缘子的闪络电压就会大于导线与塔杆顶之间的电位，所以绝缘子就不会发生闪络现象，故而，输电线路避雷器具备非常良好的供电箱作用，而这种作用也是在输电线路中安装避雷器实现防雷的一大特点。

3.3降低杆塔接地电阻

塔脚电阻要与避雷线相互配合，在此基础上才能最大幅度的降低雷击压力，这对110kV以上的铁塔线路或者混凝土杆塔线路能够起到最佳的防护效果。数据表明，当杆塔的接地电阻增加10~20欧时，由雷击引起的线路跳闸情况就会增加到50%~100%。对于这种情况，必须通过降低杆塔的接地电阻来进行处理。如更换接地土壤、使用化学处理方法添加降阻剂、利用自然接地方法或以金属为基础进行接地、深井接地、爆破接地等。在运用降低接地电阻加强线路防护时，应该结合本地区的实际情况和地形特点来进行全面的分析，然后再通过分析方法因地制宜的选择合理的处理手段。

3.5在架空输电线路中合理安装避雷针

避雷针是架空输电电路常用的防雷措施，并且在生活中也非常的常见，那么在架空输电线路中安装避雷针一定要具备合理性，这样才能真正起到防雷效果。首先，安装侧向避雷针。在架空输电线路中的架空地线以及塔杆上安装侧向避雷针，这种情况下能有效避免雷电电流绕击在导线中。其次，在塔杆顶安装可控避雷针，在塔杆顶安装避雷针是较为传统的防雷措施，在塔杆顶安装可控避雷针，其保护范围能够有效扩大。在塔杆顶安装可控避雷针后，雷电电流就能够通过避雷针流向地面，有效减少雷击放电电力对输电线路产生的破坏影响。最后，安装架空地避雷针，安装架空地避雷针能够加强导线的屏蔽性能以及引雷作用，很大程度上能够减少雷击造成输电线路跳闸现象发生。

3.6安装继电保护装置

继电保护装置可以对线路进行有效保护，能够将雷击的影响范围进行合理控制，从而达到减小停电范围的效果。自动重合闸的合理选用，有助于线路在遭受雷击跳闸后迅速恢复。由于线路绝缘具有恢复功能，大多数雷击造成的冲击闪络和工频电弧在线路跳闸后迅速去电离，线路绝缘不会发生永久性损坏和劣化，自动重合闸效果很好。

3.7雷击线路模型的综合研究分析

雷击线路模型的建立及仿真分析。当前某气田35kV的配电线路已经有了一定的防治措施，但是其防治效果并不理想，在雷击状态下线路跳闸断电问题依然存在。因此，本文将在雷击线路模型仿真的建立上来分析其问题原因，提高线路耐雷水平。根据交流电气装置的绝缘配合DL/T620-1997和过电压保护要求，35kV的架空输电线路必须具有20~30kA的耐雷水平。根据仿真结果分析可知，当35kV的架空输电线路不采取防雷措施时，其耐雷水平较低，当雷击电压达到一定程度时，就会发生绝缘子串闪络问题。当接地电阻数值不同时，其耐雷水平也会不同。也就是说，接地线阻对35kV架空输电线路的影响是其对架空线路防雷水平高低产生影响的重要因素。尤其是在杆塔塔顶的电击方面，其影响效果更加明显，二者之间呈现出“近似反比例关系”。

结束语

综上所述，架空输电线路的安全与稳定受到线路环境、线路设计以及线路施工等诸多因素的影响，对于架空输电线路的性能提升也会产生不利影响，因此，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

[1]唐凌毅.架空输电线路防雷技术研究[J].中国新技术新产品,2019(24):147-148.

[2]武鑫.架空输电线路防雷综合设计[D].内蒙古科技大学,2019.

[3]符传福,姚冬,陈钦柱,陈川刚.电网架空输电线路差异化防雷研究[J].电子设计工程,2019,27(22):70-73.

[4]赵兵.35kV架空输电线路防雷整改[J].科技创新与应用,2019(32):135-136.

[5]李泽.架空输电线路的故障与防护技术分析[J].集成电路应用,2019,36(11):94-95.