输电线路设计中防雷差异化设计应用

刘海峰 段建平

【摘 要】雷击事故在我国总体电力事故中，占据了很大的比重，因此加强输电线路设计的安全性与可靠性是整个电网稳定运行的关键。本文探讨了输电线路设计阶段防雷技术的合理应用，可以使电力系统获得有效保护。

【关键词】输电线路设计 防雷技术 应用研究

在电力系统非计划停运中，雷电事故一般占30%以上，有的地区甚至更高），对电力安全传送的影响及危害非常大。输电线路雷害事故引起的跳闸，不但影响电力系统的正常供电，增加输电线路及开关设备的维修工作量，而且由于输电线路上落雷，雷电波还会沿线路侵入变电所。因此有必要对输电线路设计中的线路防雷技术进行探讨。

1 对输电线路发生雷击的影响因素分析

1.1线路杆塔高度参数

在设计输电线路时必须对部分精确的参数值进行关注，避免产生较大的参数值误差，否则易在铺设线路时容易产生以下问题：塔身电感和电流程度加大，反击电流以及电压减少；由于相邻杆塔分流，会降低分流作用；若线路之间间距差异较大，会提升导线的闪烁程度。

1.2地形条件不利

地形、气候等都会对输电线路设计造成影响。常见不良现象有以下几个方面：沿海地区具有较长海岸线，空气中盐度过高会加大雷击发生率；倾斜山坡下坡地段有过长导线，上坡地段绕击较少，会加大保护角度，从而增加绕击频率，使山坡压力进一步增加并加深整体的雷害程度；部分纵深山谷地带存在复杂的气流运动，容易加大雷击范围，减少保护屏障。发生原因在于在上述气候条件下存在较为明显的开放空间，从而增加暴露弧长，并使气压上升，加大雷击发生率。

1.3雷电活动强烈

山区地带通常地形复杂，存在较为频繁的气流活动，因而容易产生强烈的雷电活动，平原地区由于地势平坦产生强烈雷电活动的几率较低。

1.4土壤电阻率高

有结果表明，接地电阻与杆塔雷击统计有密切联系，在安装输电线路时需要选择山地等地形地貌复杂的地区，会对线路铺设造成不良影响。必须做好土壤以及岩石等有效分层。通常技术人员在进行线路铺设时会加入避雷干扰等技术因素。若线路铺设区抗雷水平较差或者锈蚀较为严重，需要采取有效的清理和改善措施，以使接地装置的完整性得到有效保证，同时做好线路的日常维护工作。

2 输电线路防雷差异化设计与应用

2.1改进接地装置

在线路防雷保护的众多举措中，接地装置改造很重要，对老旧线段杆塔进行改造能够使线段的耐雷水平获得极大提高并降低接地电阻值。通常一般线段耐雷水平应达到40kA，110kV线路耐雷水平需达到40kA以上，220kV线路耐雷水平需要达到110kA，杆塔绝缘水平、高度以及雷电波陡度等因素均会对实际耐雷水平产生影響。相关研究结果表明，线路耐雷水平受接地电阻大小的影响，为了提高安全性，必须对接地装置进行有效改进，同时使接地电阻获得有效降低。在进行接地装置改进时需要对接地装置的结构进行改变，尽量应用相邻线路杆塔水平接地极、传统式延伸地线以及新型强化电磁感应型接地装置等互连方式，根据地形以及季节等对接地装置的埋设深度进行合理设计。

2.2应用线路避雷器

随着科学技术的不断发展和进步，同时由于制造成本的不断降低，金属氧化物避雷器获得了更加广泛的应用。采用避雷器保护杆塔能够使雷击闪络现象获得较大幅度的清除，从而使输电线路绕击雷防护效果获得有效提高。将线路避雷器应用于110kV输电线路上后，线路的耐雷水平获得明显提高，可达到100至180kA，将线路避雷器应用于220kV输电线路上后，杆塔的耐雷水平同样能够获得明显提高，可达到200至300kA，能够使闪络现象的发生率得到明显降低。

线路耐雷水平、雷电流大小与输电线路避雷器的保护范围具有非常密切的联系，若杆塔安装线路避雷器且线路耐雷水平高于雷电流，则线路全线段均能够受避雷器保护，避免绝缘子出现雷击闪络现象。若线路耐雷水平低于雷电流，则避雷器无法对杆塔绝缘子产生保护作用，仅能够对本杆塔绝缘子产生保护作用，从而容易引发雷击闪络现象。

若避雷器安装点邻近杆塔落雷，则未安装线路避雷器输电线路与输电线路全段耐雷水平相同，无法发挥线路避雷器的防雷作用。若安装了线路避雷器杆塔与绕击点接近时，此时输电线路的最大绕击雷电流1max远低于输电线路的最小绕击闪络雷电流1min，可避免输电线路全线杆塔线路绝缘子出现闪络现象，能够对输电线路全线段产生保护作用，而绕击雷落点位于邻近杆塔时，若输电线路的自然最小绕击闪络电流1min小于绕击雷电流，则难以取得理想的防雷效果，邻近杆塔线路绝缘子易产生闪络。

2.3进行自动重合闸装置的安装和应用

安装自动重合闸装置能够确保电力系统遭到雷击时自动跳闸从而避免受损，自动跳闸后，能够自动消除之前产生的部分系统故障。相关资料显示，输电线线路中安装自动重合闸装置后，不足30kV的输电线路重合闸成功率为60%，而超过70kV的线路重合闸成功率则高达80%，以上统计数据显示自动重合闸装置能够取得理想的防雷效果，为了避免电力系统受损，应该在各等级电压线路中进行自动重合闸装置的安装。

2.4搭设避雷线

避雷线具有屏蔽、耦合、分流以及防雷效率高的特点，进行避雷线选择时必须根据输电线路电压级别，为了使避雷线的屏蔽功能获得有效提高，500kV高压线需要搭设两个避雷线，200kV以上输电线路需要行性避雷线全程搭设。为了使避雷线的保护能力获得有效提高，必须保证各塔区避雷线全部处于接地状态，同时确保避雷线之间存在一定间隙。为了使功率损耗获得有效降低，我国在进行高压以及超高压输电线路设计时通常行避雷线搭设。

3 结语

总之，在输电线路设计中，应当认识到雷击造成的危害。不仅要通过观测雷电情况掌握雷电参数和规律，还要主动加强与气象部门的沟通，全面获取雷电资料，以便在输电线路设计中运用适当的防雷技术。同时，不断增加防雷科技含量，提高电力防雷击能力，确保电力系统稳定运行。

参考文献：

[1]朱俊武.输电线路设计中线路防雷技术的应用探究[J].技术与市场，2012（3）.

[2]周亮，张弛.电力输电线路防雷设计措施探析[J].低碳世界，2013（18）.

[3]高峰.探析输电线路设计中线路防雷技术的运用[J].科技创业家，2012（9）.