输电线路设计中的防雷措施探讨

梅海++梅海东++林文杰

摘 要：输电线路为电网重要部分，其如果在运行中出现故障，将会对整个电网运行稳定性与安全性产生影响。在电网系统日益完善背景下，输电线路复杂性不断提高，想要对其进行有效防雷施工，必须要基于其特点，确定设计方向和要点，同时从多个方面着手，将防雷措施落实到位，确保满足电网可靠运行需求。文章基于雷电对输电线路影响，对防雷措施进行了简单分析。

关键词：输电线路；防雷设计；电网运行

中图分类号：TM72 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）20-0106-02

雷电为常见自然灾害，其对输电线路产生的影响较大，雷击时会有过大雷电流通过线路，导致输电线路被烧毁，无法正常供电，对整个电网运行效率具有重要影响。为提高输电线路运行可靠性，需要落实有效防雷措施，来消除雷击对线路产生的影响。基于电网运行要求，收集输电线路相关数据，并对多项防雷措施进行对比，选择最佳防雷措施，来满足电力系统防雷需求，实现电网的有效保护。

1 输电线路间运行特征

输电线路是维持电网正常供电的前提，主要包括导线、接地装置、线路绝缘体以及电线杆等几部分组成，它们相互协调作业，来维持供电可靠性。输电线自身具有一定电阻，在供电过程中将会消耗部分电能，最大程度上来降低此问题影响，对电网设置了变压器，用于发电厂输出电力的升压，然后利用断路器进行设备保护，最后接入输电线路向用户供电，保持电力输送过程的高压性[1]。就我国电网建设现状来看，衔接输电线路主要包括电缆线路与架空输电线路两种，其中输电线路又可分为交流和直流两种，并且直流输电线路建设成本高，且对技术要求严格，一般以交流输电线路为主。

2 雷电对输电线路运行产生的影响

2.1 雷电灾害影响

输电线路运行效果在根本上决定了整个电网供电可靠性与稳定性，需要采取措施来提高其运行安全性，切实满足实际生产生活需求。目前我国电网建设日益完善，输电线路体系也更为复杂，受外部因素的干扰加大，并且大部分输电线路需要在野外环境运行，受雷击灾害影响严重。受到雷击影响后，不仅会影响输电质量，还有很大可能造成供电设备故障和损坏，并且故障检修维护难度高，还存在較大安全风险。雷击作用于输电线路，产生过大雷电流，如果不采取有效防雷措施，将会对电气设备以及人身安全产生威胁。

2.2 防雷设计要求

对输电线路进行防雷设计，最常见的即设置避雷线、科学选择线路路径、降低杆塔接地电阻、提高线路绝缘水平等。不同防雷措施性质不同，需要从不同角度分析，根据专业规范，确定防雷设计要点，做好每个细节管理。尤其是特殊地形环境，输电线路架设施工难度高，防雷措施设置与运行将要面临更大挑战，可以选择组合方式处理，对输电线路进行强有力防雷防护。在对输电线路进行防雷设计时，要注意兼顾实用性与经济性平衡原则，综合分析电力安全生产与建设能力，合理判断防雷施工目的，结合实际情况来选择防雷措施，避免盲目追求防雷施工而造成成本增加[2]。从以往施工中总结经验，确定科学合理的防雷治理方案，将各项防雷技术有效落实到位，促使线路稳定高效运行，降低雷击对输电线路供电质量的影响。

2.3 防雷设计要点

2.3.1 输电路径

在确定输电线路路径时，核心要求是尽量避开雷击高发地段，远离雷击区，并对无法避免的雷击区内线路进行高效防护，将雷击影响降到最低。总结以往经验可以确定，应尽量避免以下区域：雷暴走廊，如山区风口、顺风峡谷与河谷等；四周为山丘的潮湿盆地，如水库、鱼塘、沼泽、湖泊以及森林等周边尽量不要设置铁塔；土壤电阻率变化明显地区，如地质断层地带、山坡稻田交界位置、岩石与土壤交界位置等，土壤电阻率越低遭受雷击的可能性越大；地下水位较高或者地下存在导电性矿区域，以及土壤电阻率差异较小的山顶、向阳山坡等[3]。

2.3.2 输电种类

需要根据输电线路实际功能需求进行选择，应用功能不同输电线路对应最适应输电种类差异较大，目前所应用最多的为三相交流输电。

2.3.3 路中电压

即在对输电线路进行防雷设计时，需要提前确定其内部电压，判断其为哪种输电电压类型，常见如特高压、超高压与高压三种输电线路。实际设计中，需要结合输电线路设计要求，选择线路电压等级。

2.3.4 杆塔选择

杆塔为支撑输电线路主要工具，为保证其稳定性，需要保证基础严格按照专业规范设置，这样就需要占用一定土地面积。为缓解杆塔建设与土地资源之间的矛盾，在杆塔选择和设计时，除了要保证其可以满足基础功能需求外，还需要尽量减少对面积的占用。同时，输电线路在运行中遇到故障后，需要由技术人员通过杆塔来进行检修和维护，因此所选杆塔还应便于后期维护工作的展开。一般情况下，同一条输电线路应选择型号相似的杆塔，总结以往经验可得，转角塔可以选择应用角钢塔，直线塔则可以选择应钢管塔。

2.3.5 周围环境

为减少雷击灾害的发生，降低因为雷击对输电线路效率的影响，需要提前对线路架设环境进行实地调查，为防雷措施的选择与应用提供依据。输电线路供电时会产生电磁效应与电磁辐射，对人体健康产生一定影响，输电线路设计时要尽量远离居民区和地质灾害区域。严格遵循专业规范，尽量规避特殊地区，提高线路供电综合效果。

3 输电线路防雷措施要点

3.1 安装避雷线

将避雷线应用到高压输电线路中，可以取得良好的防雷效果，并且对比其他防雷措施来讲，所需成本投入更低，一般220kV及以上电压等级数输电线路可以选择架设避雷线方式防雷，110kV输电线路也选择此种方式。安装时要保证避雷线对导线具有良好屏蔽效果，避免雷电绕过避雷线直接对导线产生影响，最大程度上来减小绕击率。尽量减小避雷线对边导线保护角，控制在20°～30°即可，例如220kV与330kV双避雷线线路可设计成20°，500kV及以上输电线路，则应选择双避雷线形式，保护角则应控制在15°以内[4]。另外，还需要对避雷线与杆塔进行接地。双避雷线正常工作电流会在每个档距中两根避雷线组成的闭合回路内感应出电流，并产生功率损耗。为减小此损耗，安装时可以设置小间隙来对杆塔进行绝缘处理，雷击时间隙被击穿，促使避雷线接地，保证输电线路运行安全。

3.2 设置耦合地线

如果无法顺利降低杆塔接地电阻时，可以选择设置耦合地线方式处理，在导线下方或者附近加设一根地线，可以加强避雷线与导线间的耦合，减少绝缘子串两端反击电压与感应电压分量。并且，设置耦合地线还可以在雷击塔顶时，向相邻杆塔分流雷电流，进而能够减小雷击跳闸事故的发生概率，尤其是山区防雷效果明显。

3.3 降低杆塔接地电阻

在针对110kV及以上杆塔输出线路防雷设计时，可以通过设置避雷线来达到目的，这样雷电活动时，杆塔底部电阻可以与避雷线合作降低电压，消除雷击对输电线路的影响。设计时可以利用伸长水平接地体来降低杆塔接地电阻，且电感随着接地体长度的增加而增加，冲击系数也更大，但是总结以往经验来看，其只有在一定长度范围内有效。还可以选择应用爆破接地技术处理，通过爆破制裂后，利用压力机将低电阻率的材料压入到土壤裂缝内，对土壤导电性能进行改善。或者也可以应用适量的接地电阻降阻剂处理，其作为化学物质自身具有一定导电性质，将其设置到杆塔地极周围，增加地极面积，达到降低接地电阻的效果，并且还不会因为雨水冲刷而出现移动或者腐蚀等问题。

3.4 安装线路避雷器

对输电线路安装避雷器，可以在雷击灾害发生时，将过大雷电流传输给相临近的杆塔，剩余电流则直接泄入大地内，通过分流来避免雷击电流对输电线路造成损害。并且线路避雷器还具有钳电位功能，尤其是电压偏高地区功能更为明显，同时还可以降低线路建设成本，提高输电线路建设综合效能，满足电网供电要求。

4 结束语

为提高输电线路运行安全性，需要就雷击灾害影响进行准确分析，然后基于实际情况，对各项因素进行综合分析后，对比选择最為合适的防雷措施，从根源上来消除雷电对线路输电质量的影响，避免对输电线路造成损坏。

参考文献：

[1]刘俊男.输电线路设计中的防雷措施研究[J].通讯世界，2015（16）：98-99.

[2]殷青岩.输电线路综合防雷设计措施探讨[J].科技与企业，2013

（20）：365.

[3]周亮，张驰.电力输电线路防雷设计措施探析[J].低碳世界，2013（18）：101-102.

[4]张俊心.输电线路设计与运行中的防雷措施[J].科技视界，2013

（03）：185+191.