架空输电线路防雷与接地技术的探讨

王敏超

摘要：在电力系统中，供电企业使用架空输电线路，对电网意义重大，然而，架空输电线路也会受到气候条件的影响，架设过程中，经常会发生雷击跳闸。在保护输电线路的基础上，雷击跳闸是影响电网安全供电的最重要因素，会导致供电异常，对电力系统造成破坏。本文主要分析了输电线路招致雷电现象的原因，详细论述了输电线路的防雷和接地设计，并针对架空输电线路的雷击设计作出分析，希望对我国供电系统有所帮助。

关键词：架空输电线路;防雷技术;接地技术;探讨

1架空输电线路中做好防雷与接地工作的必要性

架空输电线路的构造包含电杆、电缆线、架空接地线、接地装置、绝缘子串等输电线路，将绝缘子连接输电线路和塔杆是确保输电线路传递质量的关键设备。高海拔输电线路在户外工作时很容易遭到自然环境的干扰，尤其是在雷电天气，如果不采取有效的避雷对策，架空输电线路将跳闸，干扰架空输电线路的安全可靠运作。据调查统计，在架空输电线路运作环节中，遭雷击导致的跳闸故障占全部跳闸事故的2/3，鉴于架空输电线路在架空输电线路中运用广泛，为了更好地提升输电线路的传递质量，务必采取避雷对策降低跳闸率。

接地设计是防雷系统的关键，为了提高架空输电线路的防雷效果，在架空输电线路防雷能力强的情况下，应采取必要的接地措施。杆接地装置是输电线路接地设计的重要组成部分，它可以引雷，使杆塔作为导体流入地面，保护杆塔的绝缘设备，避免跳闸事故。

2输电线路招致雷电的具体原因以及相关危害种类

2.1原因

闪电放电历史悠久，对它的科学认识和研究始于近代，由于累积电荷而形成云的带电电荷，一般来说，在地球大气的有利条件下，闪电使湿热气流上升，稀薄的空气不断向下凝结，向上的气流穿过云层，水滴由于破裂而带电，一般水磨带的负电荷较少，刮风时局部会形成一些带正电荷的区域。

2.2雷电危害的相关种类

依据闪电相对应的过电压原理和闪电形成的具体物理环节，主要有感应式闪电和直击雷，它们的来源和特性不一样。雷击避雷针、电杆或线路引起的过电压是对雷电过电压的直接干扰，雷电击中地面和线路，彼此之间形成电磁感应现象，称之为感应式雷电过压。

2.2.1关于直击雷过电压

研究表明，线路跳闸时，直接接触雷电过电压是影响线路跳闸的最主要因素，避雷针和避雷器都会产生较高的感应过电压，一般高于绝缘子串受冲击时的实际放电电压，从而危及供电的实际可靠性。直击雷管有三种类型：线状导体、线状击雷管和线状击雷管，正确认识雷电过电压：①由于杆和避雷针对导线电阻抗的影响，当避雷针或杆被雷击时，雷击点与导线的电压差大于实际放电电压的绝缘水平，导致线路闪络，即线路闪络;②如果直接打在避雷针和周围导线上，极有可能造成线路屏蔽失效。

2.2.2相关的感应雷过电压

雷云靠近线路时，雷云附近会感应出一些束缚电荷，与雷云中的实际电荷相同，最终漏到地面，中性点相当于线路绝缘，一旦发生泄漏，电荷就会泄漏到地面。如果雷云已经放电或遭雷击打塔，但仍无反击，雷云内的电荷会因瞬间放电而消失，线路上相应的束缚电荷会变成自由电荷，向周围线路扩散，形成感应过电压。实际上，这些雷电过电压是由电场变化引起的，静电分量称为感应过电压，同时雷电流变化很大，会产生很强的电磁场，根据电磁感应的相关原理，导体上会产生较大的过电压，与导体一起构成感应雷电过电压。

3架空输电线路防雷措施探讨

3.1对输电线路路径的选择

水电线路安装前，应详细统计经过区域的雷击次数，在此基础上，有必要对输电线路的设计路线进行优化。在保证线路设计要求的基础上，缩短架空距离，尽量避开易雷区，避开顺风谷等不利环境，如果无法避免穿越上述区域，应加强线路的防雷技术。

3.2进行避雷线的架设

这种防雷措施在架空输电线路施工中比较常见，可以有效降低输电线路跳闸的概率，对于避雷线的设计，不仅要利用以往的施工经验，还要利用设计中的高度等参数，合理设计保护角度，确保避雷线的设计符合实际，充分发挥其防雷功能。在实际防雷电路设计中，保护角在10° ～ 20°之间，此外，如果输电线路需要穿越山林地区，杆塔架设位置较高，相对容易遭受雷击，电磁环境复杂，需要在线路杆塔两侧设计横向避雷针，可以有效防止故障过电压问题。

3.3设置接闪器、安装线路避雷器

接闪器是一种金属物体，主要用于接收架空输电线路的直接雷击，一般来说，接闪器需要通过接地引下线与接地装置有效连接才能达到防雷效果。避雷装置的顶部设置有避雷器，借助被保护的突出部分，可以顺利将雷电引向自身，有效接收雷电，达到防雷的目的。避雷装置安装在装有避雷器的线路上，防雷装置最大的作用是有效抑制雷电过电压，使雷电过电压进入地面并有效切断续流，当电压值正常时，避雷器会迅速恢复正常状态，保证系统正常供电。

3.4架设耦合地线

降低塔杆电阻是一种实用性强的避雷对策，但在特殊情况下难以保障架空输电线路免遭遭雷击，所以，安装耦合接地线是一种不错的避雷措施。接地线、避雷线和导线之间的耦合可以大幅度降低过电压，提升架空输电线路的避雷水准，完成避雷的效果，测试统计数据表明，架设耦合接地线可以大大减少跳闸情况，起到避雷效果。

3.5自动重合闸装置

正常情况下，绝缘闪络会在一定时间内自动恢复，当绝缘闪络恢复正常后，可恢复供电，实现合线，自重制动技术可以有效实现线路的合闸现象。相关数据显示，该技术在我国110千伏及以上输电线路的应用成功率约为90%，如此高的成功率使得自动重合闸技术具有重大的现实意义。

4架空输电线路的接地设计

4.1接地电阻的设计

如果输电线路所在区域土壤电阻较低，可以采用杆塔接地或拉线接地，这样杆塔的接地电阻就不会因雷击而增大。如果输电线路所在区域土壤电阻较高，可以采用多种接地方式，包括外接地、辐射接地、物理接地和复合接地，接地电阻也可以通过换土来降低。

4.2杆塔接地的设计

架空输电线路设计前，应搞好实地勘测工作，掌握当地的雷电具体情况，挑选遭雷击几率低的地域架设架空输电线路。在现场调研中，需要精确测量土壤电阻率并对统计数据展开深入分析，为塔杆接地装置的设计给予参考，设计人员依据土壤电阻率等统计数据挑选塔杆的地址及其所需要运用的接地方式方法，将接地设计图纸绘制出来。

4.3降阻剂的使用

为了更好地把控输电线路所在位置的土壤电阻率，关键根据挑选接地方式方法来完成，比如，可以在土壤电阻率高的地区安装垂直接地极，倘若输电线路所在位置土壤层比较干燥，要特别注意接地不良的问题。倘若运用水泥塔，垂直极距应把控在3～5米，塔間隔为5～8米。除此之外，降低土壤电阻率可以通过降低土壤层接地体的数目来把控工程施工成本费用，降低土壤层电阻的稳定性，坚固耐用。

5结语

架空输电线路在运用中很容易被雷击，后果很严重，带来极大的财产损失和伤亡事故，所以，针对架空输电线路的设计人员来讲，在架设环节中应特别注意避雷和接地技术。根据架空线路的设计、避雷线等防雷装置的科学合理设计和安装、接地线的安装、塔杆的接地、接地电阻的降低及其降阻剂的运用，可以有效的提升架空输电线路的避雷水准。

参考文献：

[1]谢成材. 关于架空输电线路防雷与接地技术的探讨[J]. 电力系统装备，2021（2）：57-58.

[2]黄强. 架空输电线路防雷与接地的设计[J]. 百科论坛电子杂志，2019（11）：504-505.

[3]董少波. 架空输电线路防雷与接地技术研究[J]. 百科论坛电子杂志，2019（6）：411.

[4]安哲. 架空输电线路防雷与接地的设计[J]. 中国新技术新产品，2016（19）：48-48，49.