高压输电线路的雷电安全防护研究

郝惠斌

(国网宁夏电力公司宁东供电公司,宁夏灵武 750411)

高压输电线路的雷电安全防护研究

郝惠斌

(国网宁夏电力公司宁东供电公司,宁夏灵武 750411)

由于我国占地面积广且地形变化复杂,所用的高压输电线路基本上都是暴露在野外作业,受恶劣环境影响,其受雷击的风险较高,从而影响到线路的正常供电,严重情况下可能会发生击穿短路事故。为保障输电线路的安全、可靠运行,本文从多个方面提出高压线路的雷电防护措施,以最大化地降低雷电事故对输电线路造成的危害。

高压输电线路 雷击 安全防护

随着工业生产及日常生活用电量的增加，供电系统建设规模在不断扩大以满足用电量的需求，从而需配备更多的高压输电线路完成电能的传输。由于高压输电线路多为露天作业，其所经地区地貌复杂且天气恶劣，因而其极易受雷电作用，造成停电事故，并可能会威胁到人身安全等，因而为保证供电线路的安全、可靠供电，提高高压输电线路的抗雷击能力是电力工程师需慎重考虑的问题。

1 高压输电线受雷击现状及危害

在我国高压输电线路运行的跳闸事故进行统计后发现，因雷电袭击造成的跳闸问题占居大多数，尤其是处于雷电事故多发带及土层电阻率高的地区，雷击事故更是引起线路跳闸的直接原因。

雷电在袭击高压输电线路时，由于线路良好的传电性能，雷电流将顺着输电线路的路径进入到变电站系统，进而可能会威胁到变压站设备的安全使用。由于变电站是整个供电系统的核心设备，而站内的变压器等设备的内绝缘层恢复能力差，一旦因雷击作用受到损坏，将破坏整个供电系统的安全运行，从而引起供电区内大范围的停电，影响到正常的生产、生活；另外，在雷电活动较频繁情况下，变电站可能无法承受雷击而引起开关设备闪络甚至发生爆炸事故，严重威胁到人身生命及财产安全。

2 高压输电线路受雷击原因分析

2.1 高压输电线路本身的设计与建设

首先受地区地形及线路传电性能的限制，高压输电线路在进行排线安装时排列较为密集，因而增大被雷电击穿的几率；其次，高压输电线路的自身设计存在的缺陷问题也是造成其受雷击的原因之一。由于技术的局限性，早期的高压输电线路抗雷击能力差，且使用的水泥杆塔架设的高压线路利用内部钢芯进行接地，一旦遭受雷击，极容易引发爆炸事故。另外在绝缘防护方面，因考虑到设备的管理维护等工作量，线路多使用合成绝缘子，然而合成绝缘子在安装时两端均留有部分空气间隙，因而对高压输电线路的保护能力较弱，增大雷击事故风险。

2.2 雷电活动现象引发雷击事故

雷电活动是空气中长期积累的电荷进行放电的过程，其以脉冲形式瞬间可释放出巨大的电能，主要通过直接放电、感应雷击、过电压等方式侵入到输电线路作用。直接放电方式主要是雷电释放出的强电流在空气摩擦作用下，产生大量的热能进而损坏输电线缆；而感应雷击则主要是通过静电感应及电磁感应这两种物理形式实现对高压输电线路的破坏；过电压放电则是雷电放电中危险及破坏系数极大的形式，其通过直接放电或感应雷等方式使得输电导线及其管道内出现过电压，击穿其表面的绝缘层，造成相与相间或相与地间形成短路，引发安全事故。

3 高压输电线路的雷电防护措施

3.1 高压输电路线的合理布局

在一些地区高压输电线路易受到雷电袭击，若是能避开雷击事故多发地带，或是提高高压线路的防雷水平，便可降低高压线路因雷击事故而造成的损失。一般而言，雷击事故多发地主要集中在土壤较潮湿的地区，如水池、沼泽地等，另外在土壤层电阻率发生突变的地带如陆地与岩石交界地区等也容易发生雷击现象，因此在进行高压输电线路的布局规划时，应尽量远离这些地区。

3.2 高压输电线避雷线的架设

在高压输电线路中架设避雷线是防止其受雷击最基本有效的措施。避雷线的架设主要用于在雷电侵入高压输电线路时，将部分雷电流通过避雷线进行转移，从而减少流行杆塔内的雷电并降低过电压，防止线路被击穿。在实际应用中，为更好地发挥避雷线吸收雷电能力，避免雷电绕过避雷线直接作用于高压线路，应适当地降低绕击率，且避雷线与边导线间的保护角应设置在20度到30度。避雷线的防护作用随着输电线路的电压值而变化，电压越高，其对线路的防护性能越好。

3.3 高压输电线路的杆塔接地处理

在输电线路的杆塔结构中，应安装适合的接地装置，从而在发生雷电的情况下能够降低因雷击作用形成的过电压对线路的破坏。接地装置在选择时应以当地土壤潮湿度、酸碱值等为参考因素，选择耐腐蚀性且使用寿命较长的接地体；对于山区或其他土壤高电阻率的地区，应配合使用接地电阻降阻剂，进而减少接地极与其所处土壤间介质的接触电阻值，增强杆塔的抗雷击能力。

3.4 高压输电线路中避雷器的安装

虽然在高压输电线路中架设避雷线能够有效地改善其防雷水平，然而避雷线的架设并不能完全确保高压线路不发生过电压情况，因而可在高压线路上安装避雷器以将雷电流通过低阻抗电路进行分流，进而实现二次降压作用。因高压输电线路在安装避雷器后，其可将部分雷电流分流进相邻的铁塔中，而另一部分则经过杆塔体进入到大地进行吸收。

在进行高压输电线路避雷器的安装时，因考虑到其安装成本较高等因素，在进行安装规划时应充分考虑到线路所在地雷电事故的发生频率，并结合其铁塔工作运行情况综合进行避雷器的安装设计。一般根据实际经验，线路中避雷器的安装应优先考虑如地形险恶的山区易受雷击的铁塔，水电站附近接地电阻值较大的铁塔等。

4 结语

因高压输电线路主要集中在野外作业，因而其受雷电袭击是无法避免的。因自然界的雷电活动是突发进行的，其放电频率及放电量的多少是无法完全掌握的，因此难以彻底地防止雷电对输电线路的危害。在实际规划输电线路时，应对当地地形地貌、雷电活动强弱、土壤潮湿度等全面进行考察，进而因地制宜地规划出高压线路的路径，并采取合理的措施降低雷击作用，实现输电线路的安全、稳定供电。

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