高压输电工程中的防雷保护技术分析

北京城建集团有限责任公司 贠 杰

我国高压输电线路设施主要分布在空旷的野外，当雷击输电线路设施时，会产生非常高的电流，导致线路过载。为保护输电设施、线路以及设备，通常保护装置会切断电流，实现自动断电。但这种解决方法会严重影响我国电力工程的正常运营，导致相应地区停电现象的产生，不仅会让企业的正常运行停止，造成相应的经济损失，还会影响居民的正常生活，给城市居民带来许多不便。为降低雷击对高压输电工程的破坏，减少事故发生的概率，就必须加大对高压输电线路当中的防雷技术的研究。通过研究高水平的防雷技术，让电力工程在不同的环境、地域、地形、地貌以及气候条件下均能够实现对雷电的有效防治，避免雷击高压线路，造成跳闸、线路断电等情况发生，从而使高压输电工程在任何情况下都能够稳定传输电力，保障用电正常。

1 高压输电线路被雷击的原因

缺少相应的防雷装置。高压输电设备位于空旷的野外且高度较高，易与天空中雷电产生感应电流，从而造成输电设备的破坏，而防雷装置不足是高压输电线路遭遇雷击的主要原因之一。如果在进行输电线路构建过程中，防雷装置安装数量过少或根本没有安装，那么就会提升输电线路遭遇雷击的概率，使输电线路电流过载导致停电。而防雷装置不足的主要原因是电力企业在构建电力传输设施时，为节省开支、降低资金投入，减少防雷装置或者根本不安装防雷装置，无法起到有效的防雷作用，致使高压输电线路在雷暴天气被雷击的概率大大提升，从而对输电线路的正常运行产生非常大的影响。

输电线路自身存在问题。除开高压输电线路防雷装置数量不足的问题，在高压配电线遭遇雷电雷击的原因当中，配电线本身线路存在问题，也可能导致输电线路被雷击出现线路被破坏的现象。导致这种状况出现的原因是：相关电力企业在输电线路零部件的采购过程中因价格原因采购质量较差的线路配件，导致这部分输电线路在雷电天气被雷击的状况下表现为电流承载能力不足，电流在规定范围内仍对输电线路造成相应的破坏，使得输电线路保护装置启动，对线路输电进行断闸处理，造成大面积停电，从而产生巨大的经济损失；其次，输电线路本身在安装配置过程中，因接地电阻安装、线路架空等建造上无法避免的问题，导致输电线路遭遇雷击的概率大大提升，从而造成高压输电线路运行发生故障[1]。

设备和线路维修不到位。在高压输电线路的正常运行过程中，可能会因为各种各样因素的出现导致运行问题的产生，而这些因素主要包括设备老化、设备突发性故障产生、设备维修不及时、导线接触不良、自然因素或者人为原因，都会对设备的正常运行造成非常大的影响。当线路改造不及时或设备老化未进行相应的更换，可能会导致雷击产生过载电流，引发配电设备故障。而配电设备故障或无法正常运行，都会造成输电线路断电情况的出现，输电线路一旦断电，会对输电线路所在区域的居民的正常生活以及企业的正常运行造成非常大的影响，不仅会导致经济损失，同时也会影响用电发展。

2 高压输电工程防雷保护技术内容

2.1 安装防雷装置

高压输电线路的位置一般都处于空旷的野外且高度较高，输电线路被雷击的概率非常大。而在这种情况下，就需要安装相应的防雷装置。通过防雷装置的有效应用，降低雷电雷击对输电线路运行的影响。在高压输电线路的建设过程中，通常会选择避雷针以及避雷器作为引导雷电的防雷保护装置，确保该装置能够避免雷电对输电线路本身的正常运行造成影响，提升输电线路运行稳定性。

其次，国家相关政策需要规定电力设施企业在进行高压输电线路建造时，要保证高压输电工程防雷装置安装的数量。避免因电力企业节省开支、降低资金投入、增加单位经济效益等原因减少防雷装置数量或不安装防雷装置情况出现，从根本上提升雷击预防水平，降低高压输电线路在雷暴天气被雷击的概率[2]。

2.2 雷电流引导技术

在传统的高压线路防雷保护技术的应用当中，通常是应用保护装置实现电力传输过程中电流切断以及跳闸，从而实现高压输电线路的保护目的。但这种方式会造成大量的经济损失。而雷电流引导技术的有效应用，可降低雷电对高压输电线路的破坏，也可避免保护装置切断电流所造成的经济损失。

其主要核心原理是通过在电力塔上安装相应的避雷针或避雷器，吸引高压线路被雷击所产生的电流，并将其引导至地下电流存储装置，这样不仅能够降低雷电对高压线路的破坏，同时，也能够实现雷电资源的二次利用以及存储，为提升我国电力总量起到一定的推进作用。但该方案并不完善，比如，在避雷针的应用过程中，虽然避雷针能够起到引雷作用，提高雷击次数，但雷电所产生的电流在传输过程中会形成磁场，这个磁场与高压电在线路当中传输的磁场会产生交流电，会使避雷针所保护的线路自然屏蔽装置无法起到电磁感应屏蔽的作用，造成一些弱电设备因感应雷击产生而出现损毁。

2.3 雷电绝缘技术

在高压线路的防雷保护措施当中，雷电绝缘技术也是一种能够提升高压线路防雷保护有效性的措施。其使用原理是增加线路绝缘强度，避免线路被直接雷击，导致线路电流瞬间增大，从而导致线路过载，引发电路故障。使用方法是在高杆塔上增加绝缘子片数或有效绝缘长度，并在跨越长导线和地线之间设置尽可能长的距离，以此达到提高线路绝缘性能的目标。该方法主要是使用具有较高冲击闪络电压的绝缘子，防止雷击对线路的破坏，避免线路电流过载导致自动保护装置跳闸断线，造成大面积停电现象。但该方法在实际使用过程中安装危险性较大，且无法对所有区域的高压输电线路进行有效保护，需要较高的人力成本和物资成本才能够实现。

2.4 电阻增加技术

电阻增加技术的主要核心原理是通过使用接地降阻剂让高压线路当中的电阻随时间的变化缓慢下降，从而避免线路过热过载，导致保护装置以及相关弱电设备被损毁的情况产生。通过降低雷击带来的破坏影响，从而实现高压输电线路，保护的目的。但该方法的使用会因为部分降阻剂当中的碱性成分的存在，会使得接地部分钝化，造成接地阻剂腐蚀作用的体现。所以必须要在使用之前充分检测，降阻剂的酸碱度，才能够充分发挥其有效作用。

3 对应优化措施

3.1 对输电线路问题的检查以及解决

输电线路在构建过程中，会因为本身存在问题而导致雷击对其正常运行产生影响。为避免输电线路自身存在问题而导致雷电雷击对其正常运行产生影响，需要建立企业在构建高压输电工程线路时，采购质量较高的输电线路零部件，保护输电线路设施，保证设备的防雷电性能，提高输电线路电流的承载能力，使输电线路在国家标准的雷电电流的传输过程中尽可能的降低电流过载问题的影响，从而避免保护装置启动，减少线路输电断闸产生的情况，保障高压输电工程的稳定运行，降低经济损失[3]。

3.2 使用消雷器降低雷击概率

消雷器是一种防雷装置，其使用原理是将消雷器设置于保护物上方，利用电离装置外层的尖端电极吸引雷电，结合地电流收集器达到消雷的作用。为提升高压输电线路的防雷水平，降低雷电对高压输电工程的影响，可以在电塔顶端安装消雷器，在地端的地表层内放置电流收集装置并连通两个装置，确保在雷暴天气下消雷器能够保持大地电位，在雷云电场强度不断增强的情况下促使尖端电极周围产生空气电荷。使雷云中的负电荷与地面感应产生的正电荷发生中和作用，达到消雷的作用，从而降低雷电对高压输电工程的影响，减少因雷暴导致的线路跳闸造成区域性停电事故发生的次数。

3.3 设置防雷保护角度

防雷器的保护面积有限，只有保证防雷角度在防雷范围内，才能够发挥防雷器保护作用，避免输电线路产生闪络现象。在处于山地环境的情况下进行输电线路的架设工作时，需计算电塔塔杆保护角并校对防雷装置在该角度下的保护面积，才能够提升高压输电工程的防雷水平。由于山地区域电塔高度较高，且部分处于山顶，雷电雷击方向大多都是垂直方。对于山顶的电塔需要求设置顶端保护角度为90°，从而达到最大性能的雷电保护。

其次，避雷线具有电流引流作用，在雷击发生后，空隙被击穿时，会使避雷线与大地连接，从而降低防雷性能。为预防这种情况发生，需要根据该区域雷击情况适当缩小避雷线的保护角，避免雷击对输电线路造成破坏性影响。除此之外，还需要对接地电阻进行检查、维修或更换，通过对接地电阻值进行计算，保证电阻能够正常运行。在确定电阻值需要增大的情况下，对装置中的旧电阻进行淘汰作业，安装阻值较大的新电阻，提升高压输电工程的防雷性能。

另一方面，在多回线路防雷工作中需结合现有防雷资料，正确预防雷击跳闸事故，降低雷击跳闸产生几率，在取得电塔塔杆耐雷数据的前提下对输电线路进行升级改造，提升输电线路的防雷保护水平，确保雷暴天气下高压输电工程能够正常运行。

综上，在现阶段用电需求越来越大的情况下，对于高压输电线路的稳定性有更严格的标准。为防止雷击对高压输电线路的影响，可以通过安装相应防雷装置、采用先进的防雷保护技术、建立有效的运维巡检机制、及时维修输电线路设施，确保问题发生时能够做到及时有效的解决，提升高压输电工程运行稳定性，保障线路的输电能力，从而体现高压输电工程的防雷性能。