高压输电线路的综合防雷措施分析

高压输电线路的综合防雷措施分析

徐睿志

中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 贵州贵阳 550081

摘要：雷电作为一种自然现象，一直在为人们所研究认知。与此同时，与人们息息相关的各种供电、通信、交通等人类文明却在不断地遭受着雷电活动的危害。随着社会工业化的发展，人们对电能的需求与日俱增，作为供输电能方式之一的高压架空输电线路的安全防护逐渐为人们所重视，其中雷电活动对输电线路的影响极大。为保证线路供输电能的安全稳定，各种线路防雷方法和技术不断地被提出和应用，但对危害不同类型输电线路稳定运行的雷电活动进行差异化预防才是关键。

关键词：高压；输电线路；防雷；措施

引言

近几年，雷击引起的高压线路跳闸的次数越来越多，这不仅导致供电设备不能正常运行，还危害到了供电的可靠性。架空输电线路的雷击跳闸一直是困扰安全输电的一个难题，为减少高压线路的雷击跳闸故障，相关工作人员也必须采取相关措施，从而保证供电线路的正常运行。

1. 高压输电线路故障类型

主要包括以下几点：①雷电故障类型。高压输电线路运行期间，受雷击影响最大，由于雷击具备不可预测与复杂的特点，当雷击过大时，特别容易引发跳闸安全事故，降低各项电力设备的安全性能，同时缩短各项设备的使用时间。例如，在我国山区，因为高压输电线路的延伸距离比较长，再加上云层较低，受雷击影响特别大，严重影响输电线路的安稳运行。②覆冰故障类型。高压输电线路出现覆冰故障，主要是受冬季温度与湿度影响，0℃之下的水蒸气和架空高压输电线出现碰撞，从而结冰，出现覆冰现象。如果高压输电线路杆塔上部的覆冰重量超过其承载力，容易引发断线与倒塔事故。特别是在天气寒冷区域，此类故障特别常见，该故障具备影响范围大、抢修难度较高的特点。③架空线故障类型。高压输电线路受大风与微风影响，其老化速度不断加快，最终出现断裂。与大风相比较来讲，微风是导致高压输电线路断裂的核心原因。受微风振动影响，架空高压输电线路出现多次扭曲，再加上其长期暴露在空气当中，线路老化速度不断加快，线路容易出现多处断裂。

2. 高压输电线路遭受雷击原因

1. 防雷设施配备因素。高压输电线路因承担各种不同等级的电力输送，为确保输送安全和供电稳定，线路的设计往往会配备一定规格的防雷避雷设施，主要包括绝缘子串和避雷线。高压输电线路常通过增加绝缘子片的方式来增加线路的绝缘水平，而绝缘子片数和绝缘子类型往往对线路耐雷能力影响极大:增加绝缘子片数可以增加线路耐雷能力;绝缘子的材质和安装类型不同会形成不同的线路防雷水平，其中瓷绝缘子比合成绝缘子的性能好，防雷绝缘子比普通类型的绝缘子防雷效果好，特别是对于长距离输电的超高压和特高压输电线路，有效绝缘子的安装极为关键。避雷线的架设可以很大程度地降低高压输电线遭受雷击，对于500kV以下电压等级输电线路，避雷线有效性较高，主要可以防止线路遭受直击和反击型雷电;对于经常遭受雷电绕击的超高压和特高压输电线路，避雷线的有效性则较低，应架设其他有效避雷设施进行防护。

2. 线路设施因素。高空输电线路的架设主要包括搭建的杆塔基建和架设的输电线及防护设施，不同部分的设计考虑则会决定线路不同程度的防雷能力或者遭受雷击的可能性。杆塔的高度越高，所形成的接地保护角就越大，会导致更大的受雷可能性，因此塔高的限度应有所设定，计算得到塔高小于35m时，线路发生雷电绕击的概率较小。杆塔作为输电线与大地连接的中间体，对避雷引雷至关重要，其接地电阻限值的设定则直接决定杆塔的防雷能力，研究表明杆塔的接地电阻与输电线路耐雷能力成反比，为切实可行地做到接地防雷保护，杆塔的接地电阻设定应尽可能小。随着输电线输送电力的电压等级增加，所需架设的杆塔及线路长度也随之增加，在供电输送设施中无疑增加了遭受雷电绕击的可能性，尤其是超高压和特高压输电线路。

3. 高压输电线路的综合防雷措施

1. 优化避雷装置的设计工艺，科学选用避雷装置。首先，在高压架空输电线路中设置避雷线，不仅可以对输电线路中的自然雷电进行分流，降低其侵害作用，还能够充分利用导线的耦合作用，使流经线路合成绝缘子的电压大幅度降低。在此基础上，进一步利用导线的屏蔽功能，使感应过电压不会击穿线路中的元器件。其次，在设计线路时，技术人员应充分了解杆塔的高度、架设区的自然情况，确保避雷线时刻处于导线的上方。最后，对线路进行定期维护，及时排查安全隐患也具有重要意义。检修人员对架空地线的运行情况和防雷能力进行确认时，由于地线支架上的活动范围有限（一般最多只能同时允许2名人员进行作业），加之受力点难以掌控，一旦出现大风或其他恶劣的自然气候，就很可能威胁到检修人员的生命安全。为解决该类问题，可采用高压架空输电线路直线塔地线提升方式。该方式的主要特征如下：第一，在支架的顶面额外开设容纳槽，在其内设置固定的螺母，并配合设置丝杠；第二，丝杠两端伸出支架，在上部安装棘轮扳手，下端连接吊钩（借助轴承），在地面设置平行的夹紧槽，分别安装第一、第二两个螺栓。采用高压架空输电线路直线塔地线提升方式可以大幅度提高检修人员在进行线路维护时的安全性，有助于其在一次检修时发现并排除更多的防雷安全隐患，进而达到提高防雷工作质量的目的。

2. 检修和防护说明。不管是对高压线路进行检修还是维护传输线时，工作人员必须通过严格的培训并且持证上岗，对于离线和在线检修方法也要烂熟于心，这样才能保证自身安全。尤其是在对高压架空输电线进行大规模修整时，重点考虑的是在大修期间的安全问题，因为电线杆、塔架等所处的外界环境和内部环境都极其复杂，容易受到各种外部因素的干扰。而高压电力维护是一项危险系数很高的工作，因此在检修和维护外部电路材料时，不仅要考虑整个电力系统的稳定运行问题，还要考虑如何保障维护人员人身安全的问题。防雷检测作为一种保护电力系统正常稳定运行的必要方式，在电力检修和维护过程中十分常见。虽然至今为止我国的防雷技术已经有了很大的发展，但在面对电力问题时，仍要严阵以待，日常维护和定期保养必不可少，这也是保障电力系统安全稳定的有效保证。另外，在高压输电线路架设的过程中，必须严格遵循国家标准和有关规范要求，规范搭设过程，检查好每一步，通过严格和规范的检查与现场控制来提高高压电力输电线路的整体工作效率，降低线路故障发生的概率，从而降低由于传输线故障造成的损失。

3. 提高输电架空线路的绝缘能力，可采用“不平衡”绝缘方式。在野外地区设置输电架空线路时，考虑到成本，在很多时候不得不穿过雷电高发区。基于此，防雷工作的主要思路应该集中在提高线路的绝缘能力方面。为达到该目的，可采用在进线位置增设绝缘子数量的方式。如此一来，导线与避雷线之间的距离将会进一步加大，线路的绝缘性便会提高。具体而言，以110kV线路为例，一般在海拔1000m以下的区域，绝缘子的数量不会超过8片；如果杆塔的高度超过40m，则高度每增加10m，需额外设置1片绝缘子，同时搭配“不平衡”的绝缘方式，避免线路遭遇雷击时跳闸。

结语

综上，通过对提升高压输电线路防雷水平的重要途径进行全方位分析，例如加大监测力度、提升基础信息管理效率、优化输电线路的运维方案、采取不平衡绝缘方法、合理安装避雷装置、适当减小避雷线保护角、明确注意事项等等，可以保证高压输电线路防雷效果得到显著提升，强化输电线路的整体运维质量。

参考文献

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