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线路防雷技术在输电线路设计中的应用郭宽宽

发表时间：2020/5/9 来源：《电力设备》2020年第2期作者：郭宽宽

[导读] 摘要：随着电力系统的快速发展，承担着为社会公众提供安全稳定电能的重要责任。

        (国网乌鲁木齐供电公司新疆乌鲁木齐 831100)
        摘要：随着电力系统的快速发展，承担着为社会公众提供安全稳定电能的重要责任。输电线路是电力系统的重要组成部分，其运行的安全可靠性，可提高电网运行效率。但是，就电力企业输电线路而言，极易受到雷电的冲击，降低输电线路的安全可靠性。因此，有关人员有必要加强对线路防雷问题的考虑，以提高输电线路的防雷效果，保证输电线路的正常运行，提高电力企业服务效率。
        关键词：防雷技术；输电线路；设计；运用
        引言
        由于电力建设的需要，很多输电线路和输电设备都是露天安装，导致自然条件对其影响较大。由于地形、气候、经济、环境等因素的限制，给防雷技术的开发和应用带来了不利条件，但通过多年的不断探索和学习，我国在防雷技术上也取得了显著进展。
        一、输电线路的雷电危害
        雷电危害大多发生在春夏两季，但是，它也会受不同地区地理环境差异的影响。雷电对输电线路的危害主要表现在以下几方面。
        1.1雷电自身的高热效应危害
        当遇到输电线路时，雷电的高热效应会转变为电流，使被击中部位瞬间产生极高的热能，导致此段输电线路被融化，进而燃烧起来。
        1.2雷电所产生的电磁场危害
        在雷电形成的过程中伴有电磁效应，当输电线路被雷击中时，这部分电磁效应会在雷击部位形成交变电磁场，使得电路中的电流量瞬间增大，导致线路高温燃烧。
        1.3雷电附带的高压效应危害
        雷电形成的瞬间电压通常为高压，能够达到十几万伏以上。这种高压在雷击点会对输电线路上的电气设备造成极大的攻击，导致输电线路被烧坏、出现短路的情况，甚至还会引发更严重的事故。
        1.4雷电所发出的电波危害
        电波也是雷电附带的一种现象，它经常会干扰防雷装置的正常工作，使其无法有效发挥防雷功能，变为放电器反击输电线路。
        二、输电线路引发雷电的原因
        2.1　地理环境
        雷击活动多发生在山区地带，由于山区地形起伏，气流活动频繁，且森林覆盖面积广，雨水丰富，在输电线路设计时受到气候影响的较大，特别是一些纵深山谷地带、倾斜山坡、沿海地区，所以在山区和沿海线路的输电线设计时要注重当地地理环境，对于一些不良的因素要充分地进行考虑。
        2.2　线路杆塔高度
        雷击主要是使大地感应电荷和雷云中的电荷，雷云中的过电压是通过线路杆塔建立放电通道，导致线路击穿，因此要注重以下问题：（1）塔身的电流和电感程度加大，反击的电压和电路就减少；（2）导线闪烁程度的大小是由线路间距的不均衡造成；（3）相邻杆塔的分流会导致分流作用的大幅度降低。
        2.3　土壤电阻率
        一般的杆塔和接地的电阻两者有着密切的关系，对于高山、岩石等地形结构比较复杂的地区，应当把工作重点放到岩石和土壤的分层上。如果遇到雷击塔顶现象，因为接地电阻很小，就有可能造成反射现象，与山区线路对比，平原和丘陵地区的线路可通过降低接地电阻来减少雷击的可能性。

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        三、输电线路设计中防雷技术的应用
        3.1　选择合理的输电线路
        经过多年对雷击现象的研究，我们发现雷击现象主要是受到环境因素、地理因素、气候因素的影响。在一些高山、倾斜的山坡、山谷地区本身就非常发生雷击的现象，所以输电线路在选择时要尽可能的避开这些区域，这样才能减少雷击事故发生的概率。同时经过调查研究显示，在土壤电阻率比较低或是土壤电阻率发生突变的地点也非常容易发生雷击现象，相似的还有地下水位比较高的地区和地下矿物质含量丰富的地区。总而言之，由于地区环境差异而产生易发生雷击事故的现象，可以通过选择合理的输电线路来避免。
        3.2　在输电线路上设置避雷线
        为了防止输电线路的雷击事故，目前应用比较广泛的就是在输电线路上设置避雷线。在设置避雷线过程中，要注意两个方面，一方面就是要科学的选择避雷线，要进行大量的计算使得选择的避雷线和输电线路相匹配，达到防雷的效果，另一方面就是要选择正确输电线路的避雷线，比如电压比较低的输电线路就不适合设置避雷线。比如，当输电线路达到一百二十千伏的电压时，就需要所有的输电线路都设置上避雷线。在某些下雨比较频繁的区域比如半个月以上时间都在下雨的区域要全程设置避雷线。
        3.3　在输电线路上安装避雷器
        避雷器可以说是避雷线的衍生产物，在某些方面非常好的解决了避雷线的不足之处，避雷器和避雷线的巧妙结合更是产生了更好的防雷效果。避雷器安装在输电线路前，要通过精密的计算确定一个确定的雷电流值，当输电线路中的电流值大于这个数值时避雷器就会自动启动，从而将电流能够导入到大地之中，保证输电线路的正常运行。除此之外，避雷器的安装最好配合上效果最好的铁塔输电线路，充分利用已经存在的资源，发挥防雷技术的最佳效用。
        3.4　自动合闸系统的应用
        自动合闸系统顾名思义，就是在输电线路遭受雷击时，可以自动关上闸门，关闭输电线路的输电功能，从而减少雷电后续对于输电线路的破坏。自动合闸系统近几年一直是我国防雷技术研究的重点项目，所以自动合闸系统一直在不断的完善和进步，自动合闸系统对于减少雷电对于输电线路的危害有着重要意义，未来一定也会得到广泛的应用。
        3.5　减小接地电阻
        使用避雷线、避雷器和自动合闸系统都是通过物理条件来减少雷电伤害的防雷技术，如果能够减少接地的电阻，就可以使得防雷效果更上一层楼，如何减小接地电阻，这里我们提供两个有效的措施。首先可以利用爆破技术，爆破技术是近几年比较流行的一项新技术，可以有效的使土壤的性质发生一定的变化，也就是通过爆破的手段将这片区域的土地炸开，使得电阻率比较小的物质能够进入地下，有效地减少土地的电阻率。另一个方法就是在土壤中加入适量的降阻剂，这里我们建议降阻剂加入到铁塔附近的土壤之中，使得降阻剂中的电解质和水分能够最快的速度融入土壤之中，从而减小接地电阻。
        四、结论
        输电线路是电力系统的重要组成部分，也是为社会公众传输电能的重要载体。由于我国多数地区的环境较为恶劣，如雷雨居多，加大裸露在外界的输电线路雷击几率，既威胁输电线路安全，又可能对电力企业造成不必要的经济损失影响。防雷技术在输电线路中的应用，能够高输电线路的防雷效果，同时可提高电力系统的运行效率。因此，加强对线路防雷技术在输电线路设计中应用问题的研究具有必要性。
        参考文献:
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        [3]赵红云.500kV输电线路实际运行中的防雷技术分析[J].低碳世界,2014,17:113-114.
        [4]李明光.110kV输电线路综合防雷技术与接地电阻的设计[J].经营管理者,2016,13:396.