电力输电线路防雷接地技术研究

吴锦清

摘要：随着自然气候及环境的不断恶化，雷暴天气的发生率也在不断提高，如果输电线路遇到雷击，则会对线路的正常运行产生严重阻碍，对电力系统的安全性和稳定性造成严重的影响。基于此，本文首先对电力输电线路遭受雷击的危害进行分析，并对防雷接地技术应用的措施进行详细分析。

关键词：电力;输电线路;防雷接地技术

随着我国社会、经济的飞速发展，人们对电能的需求也在与日俱增，在这一大背景下，为了满足广大用户的要求，电力企业开始大范围建设输电线路，但是随着极端天气的增加以及输电线路的增多，导致其受到雷击的风险不断上升，因此采取有效的电路输电线路防雷接地技术具有重要的现实意义，有助于保证输电线路的安全稳定运行，对于促进电力企业的发展具有重要意义。

1、电力输电线路受雷击危害分析

1.1直击雷危害分析

输电线路运行过程中，直击雷的危害程度最为严重，如果发生直击雷，会导致导线和杆塔受到雷击的威胁，如果线路被直击雷雷击中后，其电压会超出规定标准，电流持续升高，导致线路被严重摧毁，进而对整个电力系统的平稳运行产生影响。

1.2绕击成因分析

在对输电线路设计的过程中，为了能减少输电线路防雷击风险，设计人员首先需要全面分析雷击原因，通过实测以及模拟实验可知，线路受雷击主要原因在于雷电流强度、线路杆塔及接地电阻、线路绝缘放电电压等。雷电绕击率同输电线路区域环境、电力线路杆塔高度等因素息息相关。因此相较于平地输电线路，杆塔输电线路绕击率更高。对山区线路设计的过程中，存在大高差档距以及跨越度较大的问题，这一区段电力线路耐雷性能不佳。另外，一些区域雷击活动较强，也会导致线路受雷击风险提高。

1.3感应雷危害分析

雷击过程中，感应雷情况十分常见，电力系统上方有雷雨云时，线路中会感应出大量与雷雨云极性相反的电荷（称束缚电荷），当雷雨云对其它物体放电后，线路中的束缚电荷迅速向两端扩散，使导线产生较高的过电压，引起线路故障。这也是防雷接地保护需要重点关注的问题。

1.4反击成因分析

受到雷击后，雷电流通过线路杆塔顶部或者避雷线通过接地体和塔体，导致杆塔点位持续上升，导线上形成感应过电压，如果感应过电压和杆塔点位合成的电位差大于电力线路绝缘闪络电值，杆塔和导线便会存在反击闪络。架设线路时，为了提高输电线路耐雷性能，可以通过提高其耦合系数或者减少杆塔接地电阻等方式改善耐雷性能[1]。

2、电力输电线路防雷接地技术

2.1设置侧向避雷针

通常情况下，杆塔侧向避雷针的雷电吸引力非常强，有助于提高避雷线对雷电吸引的能力，进而使其保护范围扩增。如果雷云先导放电和地面形成一定距离，侧向避雷针可以通过改变先导通道电场，对电场移动方向进行合理调整，将雷电转移到避雷针接闪器位置，保证雷云电荷在避雷针位置便被释放，因此设置侧向避雷针的效果较好。其特殊针型结构可以强化低空部位的弱雷吸引，降低高空部位的强雷效果，避雷性能较佳，但对杆塔接地电阻要求较高。

2.2安装自动重合闸装置

将自动重合闸装置安装于架空输电线路上，能够在其实际运行的过程中受到雷击发挥良好的保护作用，这也是一种安全性极高的防雷设计，如果输电线路发生问题会立刻跳闸处理，实现对输电线路的有效保护。也就是说，如果雷电击中杆塔或者输电线路，因为设置自动重合闸装置能够在线路跳闸后及时自动重合，进而能够恢复杆塔上安装绝缘装置的绝缘性能，通过该装置有助于提高对用户供电的稳定性。在实际运行过程中，如果线路没有设置其他防雷保护装置，重合闸便是确保供电稳定性的一大手段。如果设置其他防雷保护装置，重合闸可当做主要的备用保护装置，尤其是对35kV以下线路来说，具有高接地电阻县里，通过自动重合闸保护装置有助于提高其防雷性能。因此各级电压线路都需要使用该装置，通常情况下使用单相自动重合闸装置，如果情况必要还需要使用三相装置[2]。

2.3对线路绝缘性进行改变

高压输电环节，如果线路杆塔较高，那么其受到雷击的风险也较大，所以一些高杆塔输电线路雷击发生率要明显高于其他区域线路雷击发生率。对于高杆塔防雷击设计，通常在建设高杆塔的过程中，首先需要对杆塔顶部空间进行加大处理，并通过距悬式绝缘子和增加绝缘子片数的方法提高其防雷击性能，强化抗雷击效果。如果高杆塔受到雷击，多数情况下会形成较大的等值电感和感应电流，并且受到雷击的风险也会随着杆塔高度的升高而提升。需要结合相关规定，将杆塔高度40m为标准，如果超出这一范圍，每隔10m则需要加设一个绝缘子，如果超出100m，需要根据实际运行情况明确绝缘子的添加数量。

2.4接地技术的应用

首先，需要合理架设耦合地线。如果想要减少杆塔接地电阻相对困难，可以使用架设耦合地线的方法来实现。主要为将接地线增设在导线的下方位置，进而提高线路的耐雷性能，减少反击跳闸故障发生风险。耦合地线的架设不但可以有效减少杆塔分流系数，又能够确保在接地电阻率较高的区域雷电感生电流接近接地装置发生散流，进而有效减少杆顶部的感应电压。并且耦合地线的架设有助于强化导线同地线之间的耦合性，防止因为杆塔顶部发生雷击对绝缘子造成威胁。其次，需要减少杆塔接地电阻。使杆塔接地电阻下降有助于减少雷击塔顶过程中的过电压，进而有效减少雷电流对输电线路造成的冲击，大幅降低跳闸发生率，效果明显。同时接地电阻、土壤电阻率同接地电极的形式息息相关。如果现场设置了避雷针，输电线路周围土壤的电阻小于100，工频接地电阻不能大于10;如果输电线路周围土壤的电阻超过500但是低于1000，工频接地电阻不能大于20;如果输电线路周围土壤的电阻超过1000但是低于2000，工频接地电阻不能大于25;如果输电线路周围土壤的电阻超过2000，工频接地电阻不能大于30。对土壤电阻率及接地电极进行改变有助于减少杆塔接地电阻，效果确切。最后，需要合理安装垂直地级。垂直地级的合理安装有助于改善输电线路表面土壤接地质量不佳的问题，尤其是对一些土壤电阻率较高的区域来说，安装垂直地级效果明显。工作人员在进行安装的过程中需要加强对下述几个方面的重视。首先，如果输电线路为铁塔，那么对垂直地级进行安装的过程中，需要对杆塔的距离进行合理控制，通常情况下需要保持在5-6m的范围之内。其次，如果架空输电线路为水泥杆塔，那么对垂直地级进行安装的过程中，需要对杆塔的距离进行合理控制，通常情况下同杆塔距离需要保持在4m左右。对于垂直地级需要使用合理的加工方法，目前常用的方法为圆钢或者角钢等方法，合理控制地级间隔，保持在4-6m间，长度需要高于1.5m[3]。最后，如果需要在高土壤电阻等区域进行垂直地级的安装，需要增加极地埋藏的深度，0.8m左右最适宜。除此之外，如果需要在陡坡进行垂直地级的安装，工作人员首先要做好实地测量工作，结合地表深度对安装尺寸进行计算，如果存在洪水冲刷问题能够减少其对垂直地级造成的不良影响。

3、结语

综上所述，雷击输电线路对广大用户的用电安全问题造成了严重的影响，为了提高输电线路运行的安全性和稳定性，采取有效的防雷击措施十分必要。防雷接地技术目前得到了广泛的应用，具有较高的使用价值，有助于保证输电线路的平稳运行，为人们的用电安全稳定提供保障。

参考文献：

[1]段有重，孙圣帅，张廷波，等.架空输电线路的运行维护及防雷措施探讨[J].山东工业技术，2019，（1）：186.

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