浅谈输电线路防雷设计

宁鹏飞

【摘  要】输电线路的安全性与可靠性是整个电网稳定运行的关键，但由于其长期暴露于室外环境，尤其在夏季容易遭受雷击，因此输电线路的防雷设计工作具有非常重要的意义。文章在分析雷击对输电线路的危害的基础上，探讨了输电线路防雷设计的要点，以有效避雷，维护电网安全运行。

【关键词】输电线路;防雷设计;电网安全;避雷线

1 引言

我国地处温带（部分地区属于亚热带气候），雷电活动比较强烈。漫长的输电线路穿过平原、山区、跨过江河湖泊，遇到的地理条件和气象条件各不相同，由于长期裸露于自然环境中，因而容易遭受各种自然现象的侵害，尤其是雷击灾害的频繁发生引起了相关单位的重视，如何最大限度地避雷成为相关工作人员的研究重点。本文基于作者的工作经验，旨在探讨输电线路防雷设计的要点，以供参考。

2 雷击对输电线路的危害概述

雷击的破坏力极大，且在夏季频繁发生，输电线路一旦遭遇雷击后果十分严重，具体表现在以下四个方面：

（1）绝缘子闪络。在全国大部分地区的110kV输电线路中，即使应用了合成绝缘子，但仍未能避免雷击闪络这一突出问题。

（2）雷击跳闸。当输电线路处于雷电环境中，由于雷电电压很高，电线电阻不变，电流短波时间内迅速增大，空气电闸就会跳闸。跳闸不仅影响供电，还会沿线路侵入变电所。

（3）断线。据有关数据统计，雷击断线事故约占总雷击的96.8%，约占配电网绝缘事故的36.8%，不仅破坏电力供应，甚至危及生命。

（4）大气过电压。当电力系统突然遭遇直击雷或雷电感应时，电气设备所承受的电压就远远超过了额定值。一旦发生大气过电压便会造成停电，甚至危害人的生命安全。

3 输电线路防雷设计的意义

3.1输电线路的安全性是用电生活的基础保障

输电线路是整个电力系统的主干部分，电线将巨大的电能输送到各个变电站及千家万户。输电线路能否安全运行，直接会影响到我国电网的稳定性，并保证向用户的输送可靠的电力。输电线路的安全运行是电力系统的中心任务所在，并在电网中占据着举足轻重的地位，是向各行各业的生产生活的基础所在，同时也是广大人民用电生活的需要。

3.2防雷处理是输电线路的安全的重要课题

我国幅员辽阔，雷电活动较为频繁，而我国电力系统的事故和障碍中，雷电事故在其中占有着很大的比例，这些事故不但影响了电力系统的日常供电，而且增加了输电线路及设备维修的工作量。如果电力系统的设备保护不够完善，则会引起其设备绝缘的损坏，影响安全供电。如何减少输电线路的雷害事故，较少电力损失，并保证生产和生活中的输电线路的安全性，是电力系统安全运行的一项重要课题之一。

4 输电线路防雷设计要点

防雷设计一直作为输电线路设计的关键环节，在具体设计过程中，需要针对线路的实际情况，对线路雷电活动频率和强度进行充分考虑，从而采取切实可行的防雷措施，有效的提高输电线路防雷的水平。

4.1 合理选择输电线路路径

雷击多发区与地形、地质及气候状况等具有密切的关系，这就需要在进行输电线路设计时需要有效的避开雷击高发区，以下几种类型的地段在设计时要尽量避开。对于地下水位较高及含有导电性矿藏的地区、土质电阻率低及土质电阻率易发生骤变的地区、不同类型地貌的地区及山坡断层带和交接地带等、顺风的河谷地区及山区的风口、周围都是山丘的湿润盆地、植被覆盖及土质较好的山丘顶部和向阳面区域等，对于这些地区在进行输电线路路径设计时尽量避开。

4.2 搭设避雷线

在当前输电线路防雷措施中，避雷线使用频率较高，其不仅具有较高的防雷效率，而且具有分流、耦合及屏蔽等作用。利用避雷线能够有效的减少铁塔的雷电流，降低塔顶的电位，从而有效的减轻雷击所带来的破坏性影响。利用耦合导线能够有效的降低輸电线路中绝缘子电压，而屏蔽作用能够做某有效的对雷击发生后产生感应过电压起到一定的削弱作用。对于避雷线的选择，需要根据输电线路的电压等级来选择适宜的避雷线，以此来有效的提高线路的避雷效果。同时每个铁塔区的避雷线都需要进行接地，而且两个避雷线之间还需要设置一个间隙，以此来提高避雷线的保护能力。

4.3 安装线路避雷器

避雷器作为在避雷线上设置的防雷设备，能够有效的防止绝缘导线上出现过电压。在雷击发生时，一旦过电压较大时，则避雷器会利用低阻搞通路来将雷电流泄入地面，使输电线路电压保持在安全的范围内。在安设避雷器时，可选择如下类型的铁塔：环境恶劣的山区线路中的铁塔、跨越大的铁塔、水电站和升压站等出口线路处接地电阻较大的铁塔、出现过闪络的铁塔等。

4.4 架设耦合地线

在输电线路防雷工作中，当采用措施无法对接地电阻降低时，则需要进行耦合地线的架设。通常情况下会在导线的周围或是导线的下方来敷设一条底线，起到分流雷电流的重要作用，有效的对绝缘子串两端的感应程序进行降低，从而起到减少反击电压间的分量，确保雷击发生时电力系统跳闸率的有效降低。

4.5 降低铁塔接地电阻

为了能够有效的实现降压的功能，需要对塔脚电阻和避雷线进行合理匹配。对于40kV～65kV之间的输电线路则不需要设置避雷线，这就需要采取有效的铁塔接地措施，从而有效的降低铁塔接地电阻。

（1）利用接地电阻降阻来对一些规模较小且集中的接地网进行降阻。可以将降阻剂铺设在接地极的四周，有效的增加接地面积，从而实现降低铁塔与地面之间电阻的作用。采用降阻剂来降低接地电阻的方法具有较好的导电性，可以大范围的推广使用。

（2）爆破接地技术。这种技术主要是利用爆破所制造的破裂，然后利用压力机的将电阻率较低的材料导入到裂缝中，有效的提高土壤的导电性能。

（3）由于电感效应与水平接地体的长度呈现正比的关系，因此可以通过加大水平接地体的长度，以此来实现铁塔接地电阻的降低。

4.6 安装自动重合闸装置

在雷击发生时，电力系统会出现自我保护反应，即发生自动跳闸，通常情况下，自动跳闸后，部分故障会自动消除。因此需要在输电线路上安装自动重合闸装置，而且当前自动重合闸装置在不同线路上成功率也较高，已成为当前输电线路上非常重要的防雷措施。自动重合闸装置对于不同等级的电压线路也具有非常好的效果，因此在输电线路防雷工作中，需要做好自动重合闸装置的安装，确保雷击发生时充分发挥自我保护作用。

5 结语

输电线路必须具备一定的稳定性，无论是在恶劣的雷击天气等环境，都要依靠线路本身供电能力的高效能力，保证发电厂和变电终端控制中心的安全运行，减少一定程度的雷击跳闸事件发生的机率，保证各个结构的具体设备不受损坏，保证整体变电设备的使用寿命，实现供电系统的稳定供电目标的全面实现，保证国家社会内部的人民在具体的生活和生产活动的电力需要，促进各项事业的全面发展，保证社会经济效益的较大程度的实现。随着科学技术的不断革新，以及国家新形势下的进一步的发展要求，需要针对电力设备在防雷处理手段进行全方位的改善和补充，确保进一步提升线路的防雷水平和能力。

参考文献：

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[2]严玲.浅议输电线路雷击故障及防雷措施[J].中小企业管理与科技（下旬），2010（05）.

[3]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）：101-102.

（作者单位：国网山西省电力公司古县供电公司）