高压输配电线路的防雷措施研究

胡金龙

摘  要：高压输配电线路工程是我国电力系统中最重要的一环，而如何让高压输配电线路防雷也一直是专家们重点研究的问题。本文将从雷电对高压输配电线路的影响，以及高压输配电线路防雷的原因这两个方面入手，简单阐述高压输配电线路的防雷措施。

关键词：高压输配;电线路;防雷措施

前言：“联合国国际减灾十年会议”最新公布，雷电灾害是最严重的十种自然灾害之一。据统计，在全世界，雷暴平均每分钟发生2000次，造成人员伤亡每年超过10000人，而因雷电击中高压输配电线路造成的电线短路、跳闸、信息系统瘫痪、火灾等事故频发，导致全球每年直接经济损失超20亿美元。

1.雷电对高压输配电线路的影响

因为高压输配电线路一般选在人迹罕至、环境恶劣的地方。杆塔架空搭建的建造方式，让输配电线路处在地势高的位置，再加上金属材质，当遇到雷雨天气时，受到雷电波的干扰是比较轻微的影响，若是被雷电直击，则会导致线路跳闸，输电中断，更严重的是，如果线路的绝缘保护层被击穿，就会造成电气火灾等更危险的事故。例如，2020年8月3日17时53分，辽宁省沈阳市，由于雷雨恶劣天气导致雷电击中沈辽西路附近的高压输配电线路而引燃草坪，所幸因消防救援支队到场及时，使过火面积仅约10平方米，并未造成人员伤亡。

2.高压输配电线路防雷的原因

我国幅员辽阔，人口众多，因此用电量也在逐年增加，2020年1月19日，据国家能源局报告，2019年，我国用电增长率分别为第一产业同比增长4.5%、第二产业同比增长3.1%、第三产业同比增长9.5%、城乡居民生活同比增长5.7%，全年共用电72255亿千瓦时，发展到2020年8月，这一个月之内全社会用电就高达7294亿千瓦时，同比增长7.7百分点。因此，只有不断完善高压输配电线路配置，才能保障我国电力系统持续正常运转。可据统计，中国因雷击导致高压输配电线路遭破坏造成的财产损失高达上百亿。

3.高压输配电线路的防雷措施

3.1安装避雷器

安装避雷器是使野外高压输配电线路避免雷击的方法之一，也是最基本，使用最广泛的避雷方法。避雷器可以有效提升高压输配电线路的抗雷干扰能力，但由于受到高压输配电线路一般都架设在复杂环境的现实情况影响，再加上避雷器有一定的使用条件需要考虑，因此要结合具体的环境情况来有计划地综合确定避雷器的位置分布[1]。在避雷器的安装过程中，要注意科学性与合理性，因此要从安装避雷器的三个阶段来分别考虑：首先，是在安装之前，通过对当地的自然环境，具体的气候的合理分析与把握，预测出安装避雷器位置得详细且周密的计划;其次，是在安装的过程当中，要结合以往产生雷击的经验，在雷电灾害高度频发的区域进行重点防护，以求效益最大化;最后，是在安装完成之后，一定要对安装部分进行经常及时且严格的检查工作，使其一直处于安全标准线以内，这样才能将避雷器对高压输配电线路的防雷作用发挥到极致。

3.2降低接地电阻

因为接地电阻的大小同时也间接地反映了防雷能力，所以针对高压输配电线路杆塔的防雷，降低接地电阻是有效的方式之一，该方法的原理主要是通过降低杆塔顶部的电位来降低雷击概率，也就是说，当杆塔被雷直击时，因为杆塔顶部的电位变低，高压输配电线路上的绝缘体不会轻易被击穿，这样就不会引起电压跳闸。而降低接地电阻的方法一般分三种：第一种方法是降阻剂，用降阻剂主要是利用其偏碱性来保护接地体，但该种方法却会在一定程度上对接地电阻产生腐蚀性，因此只能在短期内使用;第二种方法是爆破接地，爆破接地技术的着手点在于土壤，通过向爆破后的土壤中加入降电阻的材料来改良土壤，降低土壤的电阻率，从而使接地电阻降低，提升高压输配电线路的防雷能力;第三种方法是增大接地而积，该方法是降低接地电阻措施中应用最普遍的一种方法，其原理是，接触面积与接地电阻成反比，即只要扩大接地面积就会达到减小接地电阻的效果，虽然该方法耗材多，但却可以长期使用，后期维护也比前两种方法更容易。经过反复地实验证明，以500kV线路为例，每降低接地电阻5Ω时，线路的抗雷击水平就会提高20%，同时跳闸率随之降低4.5%。

3.3减少保护角

所谓的保护角，就是避雷线以及外侧导线之间所成的垂直夹角，减少保护角可以有效提高绝缘等级以及避雷线的耐雷水平，也就是说，在一定程度上对雷电进行封堵，避免线路断线，因此，该种方法也被叫做堵塞型防雷技术[2]。由于在高压输电线路的运行过程中保护角不能发生改变，因此应该在输电线路架设完成之前预算出保护角，一般来说，当高压输配电线路杆塔高度大于40m时，保护角应小于5°，另外，因为山林中雷击发生的几率更大，所以分布在山林中的避雷线保护角应该更小。具体的操作方法为将三相导线按三角形的接法排布，通过提高避雷线顶端的高度来缩小保护角。还是以500kV线路为例，当处在山林中时，在考虑边坡的基础上，保护角应小于或等于-5°;当处在平原中时，保护角应小于或等于0°，也就是说，保护角的度数要么是0°要么是负数。

3.4气体喷射灭弧

气体灭弧又被叫做气体喷射灭弧，是最近几年才兴起的新型防雷措施，主要分为冲击疏导、气体喷射、工频阻塞这三步，即为疏导加堵塞结合，其方式可分为外能式和内能式两种，这里的“内”、“外”主要是指装置内、外的气体。具体来说：外能式是通过外部设备产生气体，在输电线路被雷击后，外部设备产生的气体会将电弧熄灭，外部设备一般分为角式或管型避雷器以及固相气流灭弧防雷装置;内能式是通过内部设备产生气体，将雷击所产生的能量，在压缩或加热设备中已有空气介质的作用下，产生喷射气体从而将电弧熄灭。但无论是外能式还是内能式，都是采用气体灭弧的方式，都会实现灭弧防雷的效果。

3.5提高线路绝缘性

因为避雷线直接接地，可以避免高压输配电线路不被雷电直击，所以，安装避雷线作为一种最有效的防雷措施被广泛应用。避雷线与输配电线路形成的藕合作用会通过增大藕合系数来为高压输配电线路提供保障[3]。除此之外，就算是意外被雷电直击中也会降低因雷击而产生的过电压，从而避免跳闸。尽管如此，也无法完全避免因雷击导致的破坏，因此，只能尽可能地提高线路绝缘性，除了以上常见的方法外，还可以让避雷线在经过绝缘子串之后再与输配电线路相连，以此

3.6合理选择线路走向

在对各个地区地形的研究以及经验的基础上，将经常发生雷电袭击的地区标注出来，这些被标注出来的地区就是通常情况下所说的易击区。因此，在高压输电线路的分布设计中，一定要避开这些危险高发区域，合理规划线路，但在实际的架设过程中，一定会发生实在无法避开的情况，就要将该部分线路作为重点防雷保护区，并采取相应的措施对线路进行保护，从而减少雷电对高压输电线路的影响。除此之外，还应配合线路维修部门，在高压输电线路架设完成后，增加巡视工作，加强运营与维护。

结论：综上所述，由于高压输电线路在我国的重要地位，以及雷电对其造成的严重危害，提高高压输电线路的防雷能力势在必行。经上文分析可以得出，通过安装避雷器、降低接地电阻、减少保护角、气体喷射灭弧、提高线路绝缘性可以有效提高高压输电线路的防雷能力。

参考文献：

[1]王凡武，张书晗，缪翔平.关于高原风电场集电线路防雷研究[J].云南水力发电，2021，37（09）：122-125.

[2]徐世泽，龚坚刚，李江涛.中重冰区输电线路防雷措施及分区防雷研究[J].电瓷避雷器，2021（04）：47-54.

[3]陈诗琦，高振国.配电线路防雷措施及保护效果分析[J].电子世界，2021（13）：24-25.