高壓輸電線路的防雷技術研究

來瑞

摘要：我國電網運行中，高壓輸電線路發揮著非常重要的作用，其能夠實現電能的遠距離傳輸，降低電能在傳輸過程中的損耗，同時，也可以提高電網系統整體運行的安全性和可靠性。高壓輸電線路采用的是架空敷設的方式，因此，需要切實做好防雷工程設計工作，以保證線路的運行安全。論文從高壓輸電線路雷擊的特點出發，結合具體案例，對高壓輸電線路防雷工程設計進行了討論，以供參考。

關鍵詞：高壓;輸電線路;防雷設計

引言

雷電對高壓交流輸電線路運行造成不良影響，甚至還會引發電力事故，嚴重威脅人們的生命安全和財產安全，防雷技術的出現和應用可以實現對高壓交流輸電線路的有效保護，確保該線路能夠可靠、穩定、安全地運行，為供電的穩定性和可靠性提供重要的技術支持。因此，如何將防雷技術科學地應用于高壓交流輸電線路中是相關人員必須思考和解決的問題。

1輸電線路雷電防護的重要性

通過對電力系統的故障檢測結果發現，雷擊給架空輸電線路帶來的供電故障不在少數，尤其是在那些雷電頻繁發生的地區，只要發生電力系統故障，基本上都是由雷擊造成的，人民日常生活也深受其害。另外，在山區地段，由于地理位置的原因，傳輸線會在大山上起伏架設，因此傳輸線會出現很大的垂直高度差，這就給冷熱空氣提供了很好的交替場所，空氣對流現象頻繁，傳輸線容易受到閃電的侵襲。因此，在線路的初步設計中，有必要考慮防雷結構的設計并闡明其合理性和重要性[1]。

2高壓交流輸電線路防雷技術

2.1架設耦合地線

根據雷擊閃絡反擊相關原理可知，為保證高壓交流輸電線路施工質量，相關人員要采用增加耦合系數的方式，有效地降低電感強度以及接地電阻值，為進一步提升該線路防雷水平打下堅實的基礎。增加耦合系數方式在具體的運用中，需要做好對架空地線和耦合地線的布設，但是，雷擊一旦出現容易形成穩態電磁感應現象，因此，相關人員要借助桿塔接地射線電磁感應強化技術手段，不斷提高整個線路的耦合地系數，此外，對于易雷擊區域，要在該區域的周圍搭建架空地線，使該線路在遭受雷擊后，可以采用耦合或者分流的方式，對雷電流進行處理，最大限度地降低雷擊對桿塔的耐壓值，確保110kV高壓交流輸電線路能夠可靠、穩定、安全地運行。

2.2設置避雷裝置

對于特高壓輸電線路，在精細防雷工程設計時，需要合理設置避雷裝置，在不大幅度改變桿塔電位的情況下，避免出現絕緣子閃絡情況。一般情況下，適用于特高壓輸電線路的避雷器有很多，結合該工程實際情況，可供選擇的避雷器有2種：（1）無間隙型避雷器，可以直接與導線連接，屬于電站型避雷器的升級版本，能夠對雷擊產生的沖擊進行有效吸收，也可以避免出現電氣設備老化問題;（2）帶串間隙型避雷器，主要是利用空氣間隙與導線連接，其本身的功能需要在雷電流作用下才能真正發揮出來，避免雷擊的可靠性極高，使用壽命長。這種避雷器在高壓、超高壓以及特高壓輸電線路中被廣泛使用，具備相應的間隙隔離功能，而且在設置時不需要考慮電力系統的運行電壓，即便避雷器發生故障，也不會影響輸電線路運行的穩定性[2]。

2.3接地射線

在對的高壓電傳輸線路進行維護時，最應該考慮的是接地設備的改進問題。由于改進后的接地裝置不僅可以達到降低線路塔遭遇雷擊后的跳閘概率的目的，甚至降低的程度可以達到20%～30%，如果一開始電力公司安裝的線桿接地設備效果不好，通過對接地裝置進行改良后所能降低雷電擊中而發生線路跳閘的概率可以高達一半左右。在改進接地裝置時，可以使用減小接地塔電阻的方法。具體方法是將接地電極埋至深處，然后填充低電阻物質。將地線布置在水泥式桿塔線上時，與桿塔之間的距離應該為3～5m。布置塔架線路的垂直接地極時，與桿塔之間的距離應該控制在5～8m。另外，接地裝置也可以通過增加耦合清洗來進行改進。不過值得技術人員考慮的是，雷電在擊中高壓線路的過程中會存在瞬態行波和穩態電磁感應現象，因此可以考慮通過加強電磁感應式塔架接地線來改善接地裝置。另外在檢測到土壤中的電阻率超過1000Ω·m，可以考慮引入高壓電線來增強電磁感應塔接地梁結構的搭設。

2.4提高輸電架空線路的絕緣能力，可采用“不平衡”絕緣方式

在野外地區設置輸電架空線路時，考慮到成本，在很多時候不得不穿過雷電高發區?；诖?，防雷工作的主要思路應該集中在提高線路的絕緣能力方面。為達到該目的，可采用在進線位置增設絕緣子數量的方式。如此一來，導線與避雷線之間的距離將會進一步加大，線路的絕緣性便會提高。具體而言，以110kV線路為例，一般在海拔1000m以下的區域，絕緣子的數量不會超過8片;如果桿塔的高度超過40m，則高度每增加10m，需額外設置1片絕緣子，同時搭配“不平衡”的絕緣方式，避免線路遭遇雷擊時跳閘[3]。

2.5優化桿塔規劃

在輸電線路中，桿塔形式多種多樣，桿塔本身也是最容易發生雷電繞擊的部分。因此，工程中實際使用的塔形都要結合具體工程進行技術經濟綜合比較后確定，其目的是既能保證線路安全運行又經濟合理。以本工程為例某1000kV交流特高壓輸變電工程線路工程全長759.414km，途經安徽省181.061km（一般線路178.4km、淮河大跨越2.661km）、江蘇省519.053km（一般線路514km、長江大跨越5.053km）、上海市59.3km。

根據前期研究成果，本工程桿塔規劃需要堅持幾個基本原則：（1）根據工程線路的實際斷面，進行無約束條件的桿塔排位，合理規劃桿塔設計條件和直線塔搖擺角系數;（2）地線對導線的保護角在平地不大于-3°，山地不大于-5°，耐張塔地線對跳線保護角不大于0°。導地線水平位移滿足相應規程要求;（3）一般地區桿塔為同塔雙回路導線垂直排列，I形串懸掛布置;在走廊擁擠地區，根據實際情況，分別為同塔雙回路垂直排列V形絕緣子串或Y形絕緣子串懸掛布置，以及同塔四回路V串懸掛布置，盡量降低走廊寬度，以此分別規劃桿塔系列。在工程全線，共規劃塔形76種，27m/s風區、10mm冰區平地段共規劃14種塔形;30m/s風區、10mm冰區平地段共規劃17種塔形;30m/s風區、10mm冰區山地段共規劃9種塔形;32m/s風區、10mm冰區平地段同塔雙回路V串/Y串共規劃24種塔形;32m/s風區、10mm冰區平地段同塔四回路V串共規劃12種塔形;其中，采用皖電東送桿塔成果35個，新設計塔形41個[4]。

3結束語

本研究討論的目的在于保障電力高壓輸電線系統穩定運行，在這一過程中可以考慮多種手段并行。首先是加強電力系統的建設，其次是必須要對高壓輸電線路進行定期的維護和修理，另外還有一些相應措施也可以實施，如改進防雷機制，改善線路的耐久性和絕緣性，以及施工改進應按照國家有關規定和相關電力規范進行等。通過這些有效手段可以保證國家電力系統的安全穩定運行，可以全面提高電網的工作效率，可以為國民經濟的發展和建設服務。

參考文獻：

[1]王振國，李特，王少華，等.浙福特高壓交流輸電線路避雷器繞擊防護性能評估[J].電瓷避雷器，2021（5）：61-65.

[2]吳楠.1000kV特高壓交流輸電線路雷擊危害及防雷接地對策[J].電子技術與軟件工程，2021（18）：210-212.

[3]朱巒.高壓輸電線路的防雷技術[J].電子技術與軟件工程.2018（01）.

[4]于洋.鐵路變配電系統的雷擊危害與防雷技術分析[J].集成電路應用.2021（09）.