输电线路设计中线路防雷技术的运用研究 张萌
输电线路设计中线路防雷技术的运用研究张萌
发表时间：2019-06-11T14:44:23.397Z 来源：《建筑模拟》2019年第13期作者：张萌
[导读] 输电线路在电力系统中承载着电能分配与输送的重要使命，其运行的稳定与安全对保障整个电力系统运行的稳定与安全至关重要。
张萌
衡水电力设计有限公司河北衡水 053000
摘要：输电线路在电力系统中承载着电能分配与输送的重要使命，其运行的稳定与安全对保障整个电力系统运行的稳定与安全至关重要。因此，相关部门及工作人员应在明确认识防雷技术应用重要性的基础上，结合雷电故障形成原因，根据输电线路工程实际情况，对输电线路进行科学的设计，实现防雷技术在输电线路设计中的科学应用，从而降低雷电故障发生概率，减小雷电故障对电力系统运行质量的影响。
关键词：输电线路设计；线路防雷技术；应用
1雷电对于输电线路的危害
雷电现象是生活中常见的自然现象，一般发生在容易下雨的季节，所以在夏季最容易发生雷电事故。雷电现象的发生随着地理位置的变化出现频率也会不一样，在赤道附近最容易发生雷电现象，然后发生的频率向南北极处递减。大多数人知道的常识是，雷电现象容易发生在高层建筑上或是带有尖端的建筑物上，其实输电线路也经常受到雷电现象的破坏。雷电对于输电线路的危害主要体现在三个方面。首先是雷电现象发生时，伴有严重的高热效应，所以当雷电击打在输电线路上时，会瞬间产生数值非常大的电流甚至可达数十万，这样高的电流值会使得输电线路的温度上升到一个很高的数值，当达到金属融化点时，输电线路中的金属导线就会融化，甚至引发输电线路杆塔的倒塌，这对于输电线路的危害显然是致命的，直接导致电力系统瘫痪。第二个方面就是来自于雷电现象的高压效应，雷电的电压值可以达到十万伏特以上，当雷电击发生在输电线路时，如此高的电压可以直接使得输电线路发生短路、跳闸甚至烧坏变压器，对于电气设备和金属导线的伤害都是非常巨大的，严重的情况就是引起火灾，造成人身安全和财产安全的巨大损失。除此之外就是雷电现象发生时伴随的电磁感应现象，这些电磁感应会使得输电线路形成电磁场，间接导致输电线路的电流增大，和高热效应的危害结合在一起，对输电线路的危害更是大大提高，甚至被损坏的输电线路都无法修复。因此，在输电线路中应用防雷技术可以说是非常有必要的。
2输电线路引发雷电的影响因素
2.1线路杆塔的高度
输电线路尤其是高压输电，杆塔往往都设置在宽阔地区，而且具有很高的高度，周围没有高层建筑，因此在出现雷雨天气时，杆塔就很容易受到天气影响从而出现雷击现象。而且随着电力事业的进一步发展，输电线路应用范围更广，需求量巨大，杆塔的设置数量也在不断增加，很多地区的杆塔高度也在提高，因此更容易受到雷电影响。
2.2自然环境的影响
为了保证电力供应，输电线路会经过很多山区，而且山区地带往往降水丰富，雷雨天气较多，输电线路受到雷电影响的几率也就随之增加。目前输电线路在山区发生雷击的现象比较频繁，所以再设计中一定要重视自然环境对于输电线路的影响，尤其是山区雷雨天气较多的地区。
2.3土壤电阻率的原因
输电线路的杆塔数量很多，而杆塔都是与土壤直接连接，因此杆塔很容易受到接地电阻的影响。在很多地址条件比较复杂的地区，例如高山和岩石密布的地区，雷击现象受到土壤的电阻率影响很大。如果杆塔发生雷击，加之土壤电阻率过小，很容易产生反射问题，从而进一步提高了输电线路受到雷击的几率。
3防雷技术在输电线路设计中的运用
3.1科学布置输电线路
由于输电线路雷击故障的产生与线路所在地域环境存在密切的关联性，因此在输电线路设计过程中，需对输电线路所在地的地理环境、气候条件、地质条件等进行综合分析，避免将输电线路布置于雷电多发区域，从而减少雷击故障的发生。一般情况下，雷击多发区域可分为以下几类：①地下水位相对较高且富有导电性矿藏的地区；②山区风口处及顺风向的河谷区域；③地质电阻率极易发生改变的地区，或者土质电阻率相对较低的地区，比如山坡断层地带、山谷地区、农田等；④具有丰富水资源的盆地区域；⑤土质相对较好、植被覆盖率较高的地区，比如树林[3]。
3.2科学配置线路避雷器
为进一步提升输电线路的耐雷水平，在输电线路设计过程中，可在搭设避雷线的基础上科学配置避雷器装置。例如，在输电线路中，将绝缘氧化锌避雷串并联在线路绝缘子上，用以分散雷电流，使击穿电压小于绝缘子串的闪络电压，从而保证输电线路电压始终处于安全范围，防止因绝缘导线产生过电压而引发雷击故障。又比如，在构建现代防雷系统时，加强三合一或二合一信号防雷器的科学应用，实现模拟信号线路、电源、同轴信号等的有效防护。在此过程中，应保证防雷器PE端良好接地，做好日常检查与维修工作。通常情况下，避雷器在环境相对恶劣的山区架空输电线路工程设计、水电站附件的输电线路工程设计、跨越相对较大的铁塔中具有广泛的应用。
3.3科学搭设避雷线
在输电线路设计中，搭设避雷线是较为常用的一种防雷技术，具有分流、屏蔽等作用，防雷效果相对较好。通常情况下，避雷线多应用于电压等级在200kV以上的输电线路中，当输电线路电压超过500kV时，则需要搭设两条避雷线，用以增强输电线路保护能力，减少雷击故障的发生。与此同时，在搭设避雷线的过程中，避雷线的保护范围通常用保护角表示（避雷线与外侧导线间连线、垂直线的夹角）。在输电线路的设计过程中，为保证避雷线保护作用的充分发挥，应根据实际情况科学确定保护角。一般情况下，在搭设双避雷线时，其保护角应尽量控制在20°左右；在山区多雷区域，尽量将保护角设计为负保护角；在220～330kV线路设计中，应将保护角控制在20°～30°之间。
3.4有效应用自动重合闸技术
自动重合闸（AutomaticReclosingSwitch）技术是线路保护中较为常用的技术之一。通常情况下，在输电线路系统中有效安装自动合闸装置，可根据电路故障实际情况，通过自动合闸进行线路保护，实现线路故障影响的有效控制。总结工作经验发现，在架空输电线路中安