輸電線路設計中防雷差異化設計應用

劉海峰 段建平

【摘 要】雷擊事故在我國總體電力事故中，占據了很大的比重，因此加強輸電線路設計的安全性與可靠性是整個電網穩定運行的關鍵。本文探討了輸電線路設計階段防雷技術的合理應用，可以使電力系統獲得有效保護。

【關鍵詞】輸電線路設計 防雷技術 應用研究

在電力系統非計劃停運中，雷電事故一般占30%以上，有的地區甚至更高），對電力安全傳送的影響及危害非常大。輸電線路雷害事故引起的跳閘，不但影響電力系統的正常供電，增加輸電線路及開關設備的維修工作量，而且由于輸電線路上落雷，雷電波還會沿線路侵入變電所。因此有必要對輸電線路設計中的線路防雷技術進行探討。

1 對輸電線路發生雷擊的影響因素分析

1.1線路桿塔高度參數

在設計輸電線路時必須對部分精確的參數值進行關注，避免產生較大的參數值誤差，否則易在鋪設線路時容易產生以下問題：塔身電感和電流程度加大，反擊電流以及電壓減少；由于相鄰桿塔分流，會降低分流作用；若線路之間間距差異較大，會提升導線的閃爍程度。

1.2地形條件不利

地形、氣候等都會對輸電線路設計造成影響。常見不良現象有以下幾個方面：沿海地區具有較長海岸線，空氣中鹽度過高會加大雷擊發生率；傾斜山坡下坡地段有過長導線，上坡地段繞擊較少，會加大保護角度，從而增加繞擊頻率，使山坡壓力進一步增加并加深整體的雷害程度；部分縱深山谷地帶存在復雜的氣流運動，容易加大雷擊范圍，減少保護屏障。發生原因在于在上述氣候條件下存在較為明顯的開放空間，從而增加暴露弧長，并使氣壓上升，加大雷擊發生率。

1.3雷電活動強烈

山區地帶通常地形復雜，存在較為頻繁的氣流活動，因而容易產生強烈的雷電活動，平原地區由于地勢平坦產生強烈雷電活動的幾率較低。

1.4土壤電阻率高

有結果表明，接地電阻與桿塔雷擊統計有密切聯系，在安裝輸電線路時需要選擇山地等地形地貌復雜的地區，會對線路鋪設造成不良影響。必須做好土壤以及巖石等有效分層。通常技術人員在進行線路鋪設時會加入避雷干擾等技術因素。若線路鋪設區抗雷水平較差或者銹蝕較為嚴重，需要采取有效的清理和改善措施，以使接地裝置的完整性得到有效保證，同時做好線路的日常維護工作。

2 輸電線路防雷差異化設計與應用

2.1改進接地裝置

在線路防雷保護的眾多舉措中，接地裝置改造很重要，對老舊線段桿塔進行改造能夠使線段的耐雷水平獲得極大提高并降低接地電阻值。通常一般線段耐雷水平應達到40kA，110kV線路耐雷水平需達到40kA以上，220kV線路耐雷水平需要達到110kA，桿塔絕緣水平、高度以及雷電波陡度等因素均會對實際耐雷水平產生影響。相關研究結果表明，線路耐雷水平受接地電阻大小的影響，為了提高安全性，必須對接地裝置進行有效改進，同時使接地電阻獲得有效降低。在進行接地裝置改進時需要對接地裝置的結構進行改變，盡量應用相鄰線路桿塔水平接地極、傳統式延伸地線以及新型強化電磁感應型接地裝置等互連方式，根據地形以及季節等對接地裝置的埋設深度進行合理設計。

2.2應用線路避雷器

隨著科學技術的不斷發展和進步，同時由于制造成本的不斷降低，金屬氧化物避雷器獲得了更加廣泛的應用。采用避雷器保護桿塔能夠使雷擊閃絡現象獲得較大幅度的清除，從而使輸電線路繞擊雷防護效果獲得有效提高。將線路避雷器應用于110kV輸電線路上后，線路的耐雷水平獲得明顯提高，可達到100至180kA，將線路避雷器應用于220kV輸電線路上后，桿塔的耐雷水平同樣能夠獲得明顯提高，可達到200至300kA，能夠使閃絡現象的發生率得到明顯降低。

線路耐雷水平、雷電流大小與輸電線路避雷器的保護范圍具有非常密切的聯系，若桿塔安裝線路避雷器且線路耐雷水平高于雷電流，則線路全線段均能夠受避雷器保護，避免絕緣子出現雷擊閃絡現象。若線路耐雷水平低于雷電流，則避雷器無法對桿塔絕緣子產生保護作用，僅能夠對本桿塔絕緣子產生保護作用，從而容易引發雷擊閃絡現象。

若避雷器安裝點鄰近桿塔落雷，則未安裝線路避雷器輸電線路與輸電線路全段耐雷水平相同，無法發揮線路避雷器的防雷作用。若安裝了線路避雷器桿塔與繞擊點接近時，此時輸電線路的最大繞擊雷電流1max遠低于輸電線路的最小繞擊閃絡雷電流1min，可避免輸電線路全線桿塔線路絕緣子出現閃絡現象，能夠對輸電線路全線段產生保護作用，而繞擊雷落點位于鄰近桿塔時，若輸電線路的自然最小繞擊閃絡電流1min小于繞擊雷電流，則難以取得理想的防雷效果，鄰近桿塔線路絕緣子易產生閃絡。

2.3進行自動重合閘裝置的安裝和應用

安裝自動重合閘裝置能夠確保電力系統遭到雷擊時自動跳閘從而避免受損，自動跳閘后，能夠自動消除之前產生的部分系統故障。相關資料顯示，輸電線線路中安裝自動重合閘裝置后，不足30kV的輸電線路重合閘成功率為60%，而超過70kV的線路重合閘成功率則高達80%，以上統計數據顯示自動重合閘裝置能夠取得理想的防雷效果，為了避免電力系統受損，應該在各等級電壓線路中進行自動重合閘裝置的安裝。

2.4搭設避雷線

避雷線具有屏蔽、耦合、分流以及防雷效率高的特點，進行避雷線選擇時必須根據輸電線路電壓級別，為了使避雷線的屏蔽功能獲得有效提高，500kV高壓線需要搭設兩個避雷線，200kV以上輸電線路需要行性避雷線全程搭設。為了使避雷線的保護能力獲得有效提高，必須保證各塔區避雷線全部處于接地狀態，同時確保避雷線之間存在一定間隙。為了使功率損耗獲得有效降低，我國在進行高壓以及超高壓輸電線路設計時通常行避雷線搭設。

3 結語

總之，在輸電線路設計中，應當認識到雷擊造成的危害。不僅要通過觀測雷電情況掌握雷電參數和規律，還要主動加強與氣象部門的溝通，全面獲取雷電資料，以便在輸電線路設計中運用適當的防雷技術。同時，不斷增加防雷科技含量，提高電力防雷擊能力，確保電力系統穩定運行。

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