输电线路防雷接地设计的问题与改进方法探讨

张严俊

【摘  要】输电线路一般都是在室外，经常受到台风、雷电以及大雨等多方面的自然气象条件直接影响，从而给电力系统运行带来不稳定的影响。雷电是造成输电线路故障最主要的因素之一，会使输电线路出现烧毁或者短路现象，产生雷击跳闸等事故;由于雷击的电流很强大，在输电线路上将产生远高于线路额定电压的“过电压”，甚至会对电力系统内相关设备造成较大的损害，因此加强防雷接地设计及维护，能够减少或防止此类问题发生。

【关键词】高压输电线路;防雷接地设计;要点

1雷击故障为输电线路带来的危害

1.1对输电线路造成损害

雷电是一种自然现象，雷击故障的发生具有一定的随机性。一旦雷击故障发生在输电线路中不仅将直接影响电力系统的电力输送，还会增加电力工作人员工作的危险性。雷击故障发生于输电线路中并对其造成损害主要有两种形式：①雷电对输电线路的直接击打;②雷电能量通过导线作用于输电线路中的电子元件造成的输电线路的损坏。这两种雷击故障形式都会为输电线路带来严重的损害，不仅对电力的传输直接造成影响，严重的还会造成电力传输中断。

1.2影响电力传输安全

众所周知，雷击具有电流量大，发生时间短和瞬时性的特点。因此当其作用于电路传输系统时，如果输电系统缺乏对雷击故障的防护，雷击电流会在一瞬间造成内部电流传输的紊乱，严重影响电力传输的效率，产生安全隐患。雷击对输电线路的安全影响主要分为两个方面：①电力工作人员。电力工作人员负责电力系统的监察和维护，在输电系统遭遇雷击后为了降低影响会在第一时间进行抢修，增加了工作的危险性;②公共安全。雷击后可能直接造成高压传输线路的切断，切断的高压电线垂坠到地面上被误触会直接影响生命安全。

2输电线路防雷接地设计存在的问题

2.1对雷击故障发生的预测能力较低

我国幅员辽阔，电力的分布范围也很广泛。很多供电区域的雨季较长，雷电多发，因此电力系统对雷电的预防就显得尤为重要。在现有的输电线路中对雷击发生预测能力有所不足，导致了输电线路中没有对雷击故障进行防范，或者防范措施还未完善，雷击故障就已经发生，对输电线路造成了严重损害。

2.2接地土壤电阻值过高

有关人员对雷击故障发生于输电线路中的情况进行统计后，发现输电线路的杆塔电阻值不同对防雷击的效果也有所不同，土地中的电阻值越低输电线路接地防雷电额效果就越好，但是在目前对输电线路的杆塔电阻值进行了解后发现，部分区域的杆塔电阻值过高，土壤中的电阻值也偏高，因此线路的抗雷击效率较低。

2.3沒有进行有效的防雷与抗冰设计

有关高压输电线路电气的设计，线路走廊大部分区域都比较复杂空旷，冰雹以及雷雨的天气会经常出现。这种恶劣的天气致使输电线路受到严重的影响，线路受损或短路等问题，设计人员若不提前充分研究分析，也造成提高设计成本，更会使后期的维护受到严重阻碍。

3防雷接地技术设计要点

3.1提升电路系统对雷击预测

设计输电线路的综合防雷技术和接地电阻设计要以提升电力系统对雷击的预测能力为前提。经研究发现避雷针在预测雷击上有较好的作用体现。避雷针作用的发挥主要是依靠在雷击发生前对雷电进行感应，并改变地面的电场完成的。因此在输电传输系统中如果能良好的运用避雷针的有关功能就能实现对雷击的预测，迅速利用有关手段采取措施，在最大的安全范围内在输电线路系统中建立防护;或可根据避雷针对雷电的预测，在雷电发生前对雷电的击打方向进行干扰，避免雷电直接击打到输电线路的关键部位，为电力的传输带来影响。在输电线路中安装避雷针可以从以下两个位置进行：①在输电线路的塔顶。在此处安装避雷针能够改变雷击的方向，通过吸引雷击电流击打到避雷针上，再由避雷针对电流进行疏导;②在地线上安装避雷针。经有关数据显示，在杆塔的10～30m的范围内是雷击的危险区域，在该区域的地线上安装防雷电绕击的避雷短针能有效帮助电力系统提升输电线路的防雷击水平。

3.2降低杆塔接地电阻

杆塔接地电阻直接影响塔顶电位，通过降低杆塔接地电阻可以提高输电线路的耐雷水平，减少雷电反击闪络的概率。另外，降低杆塔接地电阻还可以提高线路避雷器的泄流速度，有效发挥线路避雷器的防雷作用。可以说，“防雷在于接地”，降低杆塔接地电阻是输电线路防雷的重要措施，是防雷工作的重点。传统的杆塔接地方案大多是采用水平敷设热镀锌圆钢或结合垂直接地角钢的方式，对于土壤电阻率高的杆塔位通过换土、使用化学降阻剂降低接地电阻值。但化学降阻剂容易腐蚀接地网、污染环境、降阻稳定性差，已被很多供电部门明文禁止使用。近年开发的非金属接地模块和石墨基柔性接地体等新型接地材料具有抗腐蚀、免维护、施工简单快捷、降阻稳定性好、效果显著等特点，已逐步获得推广运用。

3.3架设避雷线

架设避雷线是输电线路最基本、最有效的防雷措施。架设避雷线主要是避免雷电直接击打在导线上，降低雷击事故发生率，同时还具有减少雷电反击闪络发生的作用，具体原理为：（1）分流减小流经杆塔的雷电流，降低塔顶电位;（2）使导线产生藕合电压，减小线路绝缘子串两侧的电位差。不同电压等级的输电线路，对避雷线配置的要求有所不同。设计规范规定，110kV输电线路宜沿全线架设地线，220kV～330kV输电线路应沿全线架设地线，500kV～750kV输电线路应沿全线架设双地线。同时，为了提高避雷线的屏蔽效果，减少雷电绕过避雷线击中导线的发生率，杆塔上避雷线对导线的保护角应满足设计规范7.0.14条的规定。

3.4优化自动重合闸设计

根据实际调查显示，自动重合闸方案的优化是可以有效提高输电线路防雷的作用。自动重合过程中实现了对供电的迅速恢复，可以有效减少雷击跳闸后停电这种事故发生。如果期间遭受雷击的状况，防雷装置就会自动开启，会使输电线路被雷击中的概率大大降低，如果遭受雷击造成跳闸，自动重合闸装置就会开启，可以在超短的时间里使供电快速恢复，消除瞬时性故障，确保持续供电，防止给客户所造成的损失。

3.5进行有效的防雷抗冰设计

多变的气候环境对高压输电线路有重大影响，所以要保证高压输电线路的安全设计，增强防雷抗冰的工作。首先相关电气设计人员要对每个地区的气候以及地形特点适当选择出导线。需要保障导线的机械强度，在雷雨冰雹这种恶劣天气中运行有较好的状态，降低短路等运行事故的发生。其次线路设计中，只要改变绝缘子串长度，必须重新进行风偏验算，防止改造后引发风偏;110kV以下电压等级应以加大盘径绝缘子为主，220kV及以上线路的双串绝缘子配置应尽量采用“V型”或“倒V型”配置。

4结语

随着我国的社会进步，如今处于电网优化的建设中，为了能提高高压输电线路当中的电气设计水平质量，设计人员必须对电气设计有科学的掌握，重视杆塔的型号和防雷抗冰的选择，并对输电线路设计等多方面知识进行专业有效培训，提升其设计以及应用技能，保障整体的高压输电线路电气设计的价值，从而使我国高压输电行业可以更好地发展。

参考文献：

[1]关世照.高压输电线路电气设计的问题及改进建议[J].科技风，2016（5）：103-103.

[2]杨睿.高压输电线路电气设计的问题及改进方法探讨[J].科技创新与应用，2017（25）：95-96.

[3]郭选明.高压输电线路电气设计的问题及改进建议[J].才智，2018（23）：253.

（作者单位：中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司）