高压输电线路的防雷技术研究

来瑞

摘要：我国电网运行中，高压输电线路发挥着非常重要的作用，其能够实现电能的远距离传输，降低电能在传输过程中的损耗，同时，也可以提高电网系统整体运行的安全性和可靠性。高压输电线路采用的是架空敷设的方式，因此，需要切实做好防雷工程设计工作，以保证线路的运行安全。论文从高压输电线路雷击的特点出发，结合具体案例，对高压输电线路防雷工程设计进行了讨论，以供参考。

关键词：高压;输电线路;防雷设计

引言

雷电对高压交流输电线路运行造成不良影响，甚至还会引发电力事故，严重威胁人们的生命安全和财产安全，防雷技术的出现和应用可以实现对高压交流输电线路的有效保护，确保该线路能够可靠、稳定、安全地运行，为供电的稳定性和可靠性提供重要的技术支持。因此，如何将防雷技术科学地应用于高压交流输电线路中是相关人员必须思考和解决的问题。

1输电线路雷电防护的重要性

通过对电力系统的故障检测结果发现，雷击给架空输电线路带来的供电故障不在少数，尤其是在那些雷电频繁发生的地区，只要发生电力系统故障，基本上都是由雷击造成的，人民日常生活也深受其害。另外，在山区地段，由于地理位置的原因，传输线会在大山上起伏架设，因此传输线会出现很大的垂直高度差，这就给冷热空气提供了很好的交替场所，空气对流现象频繁，传输线容易受到闪电的侵袭。因此，在线路的初步设计中，有必要考虑防雷结构的设计并阐明其合理性和重要性[1]。

2高压交流输电线路防雷技术

2.1架设耦合地线

根据雷击闪络反击相关原理可知，为保证高压交流输电线路施工质量，相关人员要采用增加耦合系数的方式，有效地降低电感强度以及接地电阻值，为进一步提升该线路防雷水平打下坚实的基础。增加耦合系数方式在具体的运用中，需要做好对架空地线和耦合地线的布设，但是，雷击一旦出现容易形成稳态电磁感应现象，因此，相关人员要借助杆塔接地射线电磁感应强化技术手段，不断提高整个线路的耦合地系数，此外，对于易雷击区域，要在该区域的周围搭建架空地线，使该线路在遭受雷击后，可以采用耦合或者分流的方式，对雷电流进行处理，最大限度地降低雷击对杆塔的耐压值，确保110kV高压交流输电线路能够可靠、稳定、安全地运行。

2.2设置避雷装置

对于特高压输电线路，在精细防雷工程设计时，需要合理设置避雷装置，在不大幅度改变杆塔电位的情况下，避免出现绝缘子闪络情况。一般情况下，适用于特高压输电线路的避雷器有很多，结合该工程实际情况，可供选择的避雷器有2种：（1）无间隙型避雷器，可以直接与导线连接，属于电站型避雷器的升级版本，能够对雷击产生的冲击进行有效吸收，也可以避免出现电气设备老化问题;（2）带串间隙型避雷器，主要是利用空气间隙与导线连接，其本身的功能需要在雷电流作用下才能真正发挥出来，避免雷击的可靠性极高，使用寿命长。这种避雷器在高压、超高压以及特高压输电线路中被广泛使用，具备相应的间隙隔离功能，而且在设置时不需要考虑电力系统的运行电压，即便避雷器发生故障，也不会影响输电线路运行的稳定性[2]。

2.3接地射线

在对的高压电传输线路进行维护时，最应该考虑的是接地设备的改进问题。由于改进后的接地装置不仅可以达到降低线路塔遭遇雷击后的跳闸概率的目的，甚至降低的程度可以达到20%～30%，如果一开始电力公司安装的线杆接地设备效果不好，通过对接地装置进行改良后所能降低雷电击中而发生线路跳闸的概率可以高达一半左右。在改进接地装置时，可以使用减小接地塔电阻的方法。具体方法是将接地电极埋至深处，然后填充低电阻物质。将地线布置在水泥式杆塔线上时，与杆塔之间的距离应该为3～5m。布置塔架线路的垂直接地极时，与杆塔之间的距离应该控制在5～8m。另外，接地装置也可以通过增加耦合清洗来进行改进。不过值得技术人员考虑的是，雷电在击中高压线路的过程中会存在瞬态行波和稳态电磁感应现象，因此可以考虑通过加强电磁感应式塔架接地线来改善接地装置。另外在检测到土壤中的电阻率超过1000Ω·m，可以考虑引入高压电线来增强电磁感应塔接地梁结构的搭设。

2.4提高输电架空线路的绝缘能力，可采用“不平衡”绝缘方式

在野外地區设置输电架空线路时，考虑到成本，在很多时候不得不穿过雷电高发区。基于此，防雷工作的主要思路应该集中在提高线路的绝缘能力方面。为达到该目的，可采用在进线位置增设绝缘子数量的方式。如此一来，导线与避雷线之间的距离将会进一步加大，线路的绝缘性便会提高。具体而言，以110kV线路为例，一般在海拔1000m以下的区域，绝缘子的数量不会超过8片;如果杆塔的高度超过40m，则高度每增加10m，需额外设置1片绝缘子，同时搭配“不平衡”的绝缘方式，避免线路遭遇雷击时跳闸[3]。

2.5优化杆塔规划

在输电线路中，杆塔形式多种多样，杆塔本身也是最容易发生雷电绕击的部分。因此，工程中实际使用的塔形都要结合具体工程进行技术经济综合比较后确定，其目的是既能保证线路安全运行又经济合理。以本工程为例某1000kV交流特高压输变电工程线路工程全长759.414km，途经安徽省181.061km（一般线路178.4km、淮河大跨越2.661km）、江苏省519.053km（一般线路514km、长江大跨越5.053km）、上海市59.3km。

根据前期研究成果，本工程杆塔规划需要坚持几个基本原则：（1）根据工程线路的实际断面，进行无约束条件的杆塔排位，合理规划杆塔设计条件和直线塔摇摆角系数;（2）地线对导线的保护角在平地不大于-3°，山地不大于-5°，耐张塔地线对跳线保护角不大于0°。导地线水平位移满足相应规程要求;（3）一般地区杆塔为同塔双回路导线垂直排列，I形串悬挂布置;在走廊拥挤地区，根据实际情况，分别为同塔双回路垂直排列V形绝缘子串或Y形绝缘子串悬挂布置，以及同塔四回路V串悬挂布置，尽量降低走廊宽度，以此分别规划杆塔系列。在工程全线，共规划塔形76种，27m/s风区、10mm冰区平地段共规划14种塔形;30m/s风区、10mm冰区平地段共规划17种塔形;30m/s风区、10mm冰区山地段共规划9种塔形;32m/s风区、10mm冰区平地段同塔双回路V串/Y串共规划24种塔形;32m/s风区、10mm冰区平地段同塔四回路V串共规划12种塔形;其中，采用皖电东送杆塔成果35个，新设计塔形41个[4]。

3结束语

本研究讨论的目的在于保障电力高压输电线系统稳定运行，在这一过程中可以考虑多种手段并行。首先是加强电力系统的建设，其次是必须要对高压输电线路进行定期的维护和修理，另外还有一些相应措施也可以实施，如改进防雷机制，改善线路的耐久性和绝缘性，以及施工改进应按照国家有关规定和相关电力规范进行等。通过这些有效手段可以保证国家电力系统的安全稳定运行，可以全面提高电网的工作效率，可以为国民经济的发展和建设服务。

参考文献：

[1]王振国，李特，王少华，等.浙福特高压交流输电线路避雷器绕击防护性能评估[J].电瓷避雷器，2021（5）：61-65.

[2]吴楠.1000kV特高压交流输电线路雷击危害及防雷接地对策[J].电子技术与软件工程，2021（18）：210-212.

[3]朱峦.高压输电线路的防雷技术[J].电子技术与软件工程.2018（01）.

[4]于洋.铁路变配电系统的雷击危害与防雷技术分析[J].集成电路应用.2021（09）.