高压输电线路防雷措施及改进方法分析

叶俊扬

摘   要：随着高压输电线路分布越来越广泛，为了保证供电系统的稳定性和可靠性，如何选择安全、有效的防雷措施一直是业内重点讨论的问题，文章将从输电线路雷击放电原理着手，分析高压输电线路防雷的重压性、现阶段存在的隐患以及改进措施。

关键词：输电线路;防雷;改进措施;跳闸率

在经济水平飞速发展的今天，人们的日常生活与电能息息相关，对电能的依赖性也越来越强。在这样的背景下，如何保障电力系统的稳定性和安全性成了人们关注的重点。电力系统的核心主动脉就是高压输电线路，只有输电线路广泛分布才能搭建出连接用户、变电站的桥梁，其在电力系统中处于无法替代的地位。输电线路能否正常运行，可直接影响供电的可靠性。目前，高压输电线路架设环境较为复杂，一般多在空旷的室外安置架空型输电线路，分布纵横交错，因此，受到雷电灾害袭击的风险性极高，若输电线路被雷电灾害袭击，就会发生跳闸现象。在供电需求日渐增大的今天，一旦出现雷击跳闸现象，对人们的正常生活将造成极大的影响，导致供电系统运行异常，周围变电所设备受损，并且更大幅度增加电力部门维护线路及设备的工作量，给供电企业造成经济损失。采用可靠的防雷措施，能有效干预雷击事故的发展，间接保护变电所设备，最大限度地避免经济损失，有效保证电力系统正常运行以及供电稳定性。

1    雷击放电原理

雷击事故发生的根本原因是由于雷云带电，目前业界对于雷云带电的情况众说纷纭，尚无统一解释，但是雷云释放的电流强度非常大。有研究表明，雷云放电强度不同，虽然放电时间极短，但是能产生几十至几百千安的电流，若电流延展到地面上将会带来严重后果[1]。

2    现阶段高压输电线路防雷隐患

2.1  杆塔存在的隐患

在架设高压输电线路时，通常采用钢材或钢筋混凝土材质制成杆塔，对输电线路起到支撑的作用。由于长期风吹日晒，杆塔内部易产生裂缝，在受到雷电袭击时，钢筋过热，将导致水泥杆爆裂、倾倒等事故发生。杆塔接地电阻与雷电过压也存在一定的关系，若电阻过高，会严重影响高压输电线路的防雷效果[2]。

2.2  未合理使用绝缘子

绝缘子主要由陶瓷、钢化玻璃等材质构成，在高压输电线路运行中，起到支撑导线、防止电流回流的作用。但是，在超负荷以及环境变化的情况下，极易使绝缘子失去作用，除了留下绝缘老化的隐患，还会影响整条输电线路的正常运行和使用寿命，在遭到雷电袭击时，失效的绝缘子成为线路薄弱之处，从而出现闪络击穿的现象。如何合理使用绝缘子一直是业界探讨的重点问题。

2.3  接地装置存在隐患

高压输电线路除了架设在高空，还有很大一部分深埋于地下，将地下的接地网与接地电极连接在一起的设备被称为接地装置。目前，主要存在两个问题：（1）接地线埋在地下的深度、长度会影响接地装置的电阻[3]。（2）土壤对地网的腐蚀情况，也会影响接地装置和杆塔的具体结构。

2.4  避雷线防雷电袭击的局限性

避雷线是高压输电线路防雷较为常见的一种方法，也可以将其称为架空地线。主要作用是在高压输电线路遭受雷电襲击时，遮蔽导线，承担输电线路上强大的过电压，并将大部分电流通过杆塔金属部分传导至地大地。避雷线能否充分发挥其防护作用对于高压输电线路能否正常运行起到决定性的作用。虽然输电线路上都架设了避雷线，但其对于线路的保护作用并不是完全有效，电力工作人员要在最大程度上避免雷电绕开避雷线直接袭击导线的情况发生。

3    高压输电线路常见的防雷措施

雷电现象是一种常见的自然灾害，虽然不可能通过人为干预完全避免，但采用科学、合理的防雷措施，在很大程度上能减少雷电袭击对高压输电线路的损害，降低雷击跳闸事故的发生率，现阶段常用的防雷措施有以下几种。

3.1  合理选择线路走向

大自然的动态瞬息万变，人们无法完全掌握其规律，但是通过电力工作者长期的研究以及对各地区的地形分析，发现地质断层地带、顺风的峡谷、河谷，潮湿盆地等地段容易遭受雷电袭击，并将其称之为易击区，在架设高压输电线路时，尽量避免经过这些区域，若实在无法避免，应将此区域划为重点防雷保护区，采取特殊的防护措施，以减少雷电袭击对于高压输电线路的损害[4]。

3.2  降低杆塔接地电阻

杆塔接地电阻在不断增加的同时会导致高压输电线路耐雷程度逐渐降低，所以有效降低接地电阻也是高压输电线路防止雷电袭击的防范措施之一。首先，需要从周围环境因素等方面综合考虑，选择合适的措施保证架空地线、接地引下线之间连接牢固，这样才能让高压输电线路在遭受雷击时，将电流正常地流入大地。其次，需要对接地装置的工程质量严格把关，保证接地电阻能起到设计时的效果。除此之外，可以配合使用降阻剂，使高电阻率的土壤得到改善。

3.3  合理架设避雷线

避雷线是最基本、有效的高压输电线路防雷措施，也是应用最广泛的，并且输电线路电压越高，使用避雷线的防雷效果越好。其主要作用是避免雷电直接损伤导线，同时还具有以下几种作用：（1）将杆塔的电流分流至避雷线上，以及降低杆塔电流强度。（2）避雷线通过耦合作用，能有效降低绝缘子电压。（3）降低导线过电压感应，在一定程度上对导线起到屏蔽作用。在输电线路架设过程中，避雷线造价比重较低，但是实际应用效果却较好，所以通常都会采用架设双避雷线的方法。

3.4  在输电线路中加设避雷器

有针对性地将避雷器加设在容易遭受雷电袭击的杆塔、线路上，可以明显降低雷电直击对输电线路造成的损害，同时将接地线与避雷器连接，也可以有效地把电流引入大地，起到限制电压，间接保障输电线路及设备安全的作用。

3.5  在易击区架设耦合地线

大量研究表明，在雷电袭击高发的区域高压输电线路导线的下方合理增加耦合地线，特别是山区位置，能够有效地控制雷击跳闸率，提高输电线路的耐雷水平，但在架设过程中需要注意根据实际环境选择侧面或直挂式安装方法[5]，直挂式是将耦合地线直接架设在输电线路导线的下方，而侧面式是在输电线路的两侧平行架设。耦合地线主要起到增大地线与导线直线的耦合系数及分流的作用。增加耦合系数是为了减少等值波抗组，减小绝缘子的电压，以提高防雷水平。分流的主要目的是减低塔顶电位，当雷电袭击塔顶时，有效降低感应电压。

3.6  提高线路绝缘性能

在保证高压输电线路绝缘性的基础上，才能减少被雷电击中的次数，有效控制跳闸率。若架设输电线路的位置处于高海拔并容易遭到雷击的地区，电力工作人员需要加大对绝缘子、输电线路的检查力度，在发现绝缘子数值处于较低水平时，立即对其进行更换。对高压输电线路周围土壤情况也应及时进行检测，避免土壤腐蚀、污染导线。

4    结语

雷电是一种无法避免的自然现象，会对高压输电线路正常运行造成极大的影响。高压输电线路是电力系统重要的组成部分，保护输电线路是一项困难且长期的工作，选择合理、可靠的防雷措施是提高高压输电线路保護率的关键。由于输电线路地理位置、周边环境等方面存在差异，防雷措施的实际应用效果也不尽相同，根据输电线路的实际情况选择防护措施，才是最合理、可靠的防雷手段。作为电力工作人员，应积极提高自身专业素质，在日常做好对输电线路的维护、检修工作的同时，在雷雨高发季节，随时做好准备去应对雷电袭击导致的高压输电线路故障。

[参考文献]

[1]张翔.高压输电线路的防雷保护及其绝缘配合初探[J].大科技，2019（3）：58-59.

[2]杨曦晨.高压输电线路防雷措施分析及改进方法[J].科学技术创新，2019（10）：195-196.

[3]王俊杰.探析高压输电线路防雷设计存在的问题及其措施[J].建筑工程技术与设计，2018（30）：985.

[4]荣晨.高压输电线路综合防雷措施的分析与探讨[J].科学技术创新，2018（12）：46-47.

[5]张小勇.论高压输电线路综合防雷措施的研究与应用[J].环球市场，2017（31）：226.