输电线路设计中线路防雷技术的运用分析

虞建武

（国网温州供电公司检修分公司输电运检室，浙江 温州 325000）

1 输电线路设计中防雷技术的重要性

在输电线路运行的过程中，雷击是普遍存在的引发输电线路故障的因素。通常情况下，雷击具有较强的突击性、爆发性，可在瞬间产生热电效应、磁场效应，破坏能力极强。因此，当雷击电力输电线路时，将对其产生巨大的危害，导致输电线路出现损坏，进而引发线路故障。

结合工作经验，在输电线路运行过程中，雷击故障的类型大致可分为以下3种：①雷直击杆塔。输电线路（Electricity Transmission Line）主要是由架空输电线路（Overhead Transmission Line）和电缆输电线路（Cable Transmission Line）组成，其中，架空输电线路主要由输电导线、杆塔、绝缘子、拉线、杆塔基础、接地装置等共同组成[1]。由于输电线路中的杆塔相对较高，在雷雨天气，当大地感应到雷云中存在电荷时，输电线路杆塔将充当传导媒介，导致雷击杆塔问题的产生，从而导致塔顶电位升高。当电位超过绝缘子的抗雷水平时，会引发绝缘子发电现象的产生，形成单线接地，出现输电线路故障。②雷直击导线，即雷绕过避雷线直接作用在输电线路的导线上，从而引发线路绝缘子发生闪烁出现跳闸停电故障，因此又被称为“绕击闪烁故障”。诱发绕击闪烁故障的因素有很多，比如避雷线保护、接电电阻值、杆塔设计高度、导线布置形式、地理条件等。③雷击线路周边。随着近年来电力技术与设备的创新发展与应用，高集成度的电子设备逐渐被应用到电力系统中，由于高集成度的电子设备对雷电电磁脉冲具有极强的反应，当雷击作用于输电线路周围时，会导致输电线路瞬间形成感应过电压，增加电力输电线的电荷量，引起绝缘子破裂、击穿等事故，甚至入侵到变电站，威胁到整个电力系统，影响电力系统的安全运行[2]。因此，在输电线路设计中，实现防雷技术的科学应用对保障输电线路运行的稳定与安全具有重要意义。

2 防雷技术在输电线路设计中的运用

2.1 科学布置输电线路

由于输电线路雷击故障的产生与线路所在地域环境存在密切的关联性，因此在输电线路设计过程中，需对输电线路所在地的地理环境、气候条件、地质条件等进行综合分析，避免将输电线路布置于雷电多发区域，从而减少雷击故障的发生。一般情况下，雷击多发区域可分为以下几类：①地下水位相对较高且富有导电性矿藏的地区；②山区风口处及顺风向的河谷区域；③地质电阻率极易发生改变的地区，或者土质电阻率相对较低的地区，比如山坡断层地带、山谷地区、农田等；④具有丰富水资源的盆地区域；⑤土质相对较好、植被覆盖率较高的地区，比如树林[3]。

2.2 科学配置线路避雷器

为进一步提升输电线路的耐雷水平，在输电线路设计过程中，可在搭设避雷线的基础上科学配置避雷器装置。例如，在输电线路中，将绝缘氧化锌避雷串并联在线路绝缘子上，用以分散雷电流，使击穿电压小于绝缘子串的闪络电压，从而保证输电线路电压始终处于安全范围，防止因绝缘导线产生过电压而引发雷击故障。又比如，在构建现代防雷系统时，加强三合一或二合一信号防雷器的科学应用，实现模拟信号线路、电源、同轴信号等的有效防护。在此过程中，应保证防雷器PE端良好接地，做好日常检查与维修工作。通常情况下，避雷器在环境相对恶劣的山区架空输电线路工程设计、水电站附件的输电线路工程设计、跨越相对较大的铁塔中具有广泛的应用。

2.3 科学搭设避雷线

在输电线路设计中，搭设避雷线是较为常用的一种防雷技术，具有分流、屏蔽等作用，防雷效果相对较好。通常情况下，避雷线多应用于电压等级在200 kV以上的输电线路中，当输电线路电压超过500 kV时，则需要搭设两条避雷线，用以增强输电线路保护能力，减少雷击故障的发生。与此同时，在搭设避雷线的过程中，避雷线的保护范围通常用保护角表示（避雷线与外侧导线间连线、垂直线的夹角）。在输电线路的设计过程中，为保证避雷线保护作用的充分发挥，应根据实际情况科学确定保护角。一般情况下，在搭设双避雷线时，其保护角应尽量控制在20°左右；在山区多雷区域，尽量将保护角设计为负保护角；在220～330 kV线路设计中，应将保护角控制在20°～30°之间。

2.4 有效应用自动重合闸技术

自动重合闸（Automatic Reclosing Switch）技术是线路保护中较为常用的技术之一。通常情况下，在输电线路系统中有效安装自动合闸装置，可根据电路故障实际情况，通过自动合闸进行线路保护，实现线路故障影响的有效控制。总结工作经验发现，在架空输电线路中安装自动合闸装置，当发生线路故障时，在继电保护动作下实现故障切除，电弧自动熄灭，从而提升输电线路供电的稳定性、安全性和可靠性。目前，在110 kV、220 kV输电线路设计过程中，常应用单项重合闸进行线路保护；在易发生相间短路故障的输电线路中，常采用综合重合闸进行线路保护。

3 结论

总而言之，输电线路在电力系统中承载着电能分配与输送的重要使命，其运行的稳定与安全对保障整个电力系统运行的稳定与安全至关重要。因此，相关部门及工作人员应在明确认识防雷技术应用重要性的基础上，结合雷电故障形成原因，根据输电线路工程实际情况，对输电线路进行科学的设计，实现防雷技术在输电线路设计中的科学应用，从而降低雷电故障发生概率，减小雷电故障对电力系统运行质量的影响。

［1］丁博，赵铭.输电线路设计中线路防雷技术的运用研究［J］.中国高新区，2018（01）：149.

［2］田海遥.线路防雷技术在输电线路设计中的应用［J］.科技资讯，2017，15（14）：22-23.

［3］仲海军，毛妹，王俪潼，等.输电线路设计中线路防雷技术的运用解析［J］.电子技术与软件工程，2016（05）：234.