论电力工程高压送电线路防雷设计研究

论电力工程高压送电线路防雷设计研究

赵丛，郭欣

中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司辽宁省沈阳市 110179

摘要：在多雷区，雷击已成为输电线路故障的主要原因，因此输电线路的防雷设计是输电线路设计阶段必须考虑的首要因素。防雷设计的主要任务是提高线路的抗雷水平，降低雷电跳闸率。雷电跳闸一直是影响高压输电线路可靠性的重要因素。为了提高供电的可靠性，需要在高压输电线路的设计中综合考虑，综合分析各线路的具体情况，比较可靠性和经济性，选择有针对性的防雷设计技术措施。

关键词：高压送电线路设计；危害；原因；防雷措施；

随着社会经济的不断发展，电力市场的需求也在不断加大，电力用户对于供电质量的要求也越来越高。高压送电线路是电力系统中的重要组成部分，尤其是随着现代化城市电网建设进程的不断加深，高压送电线路应用越来越广泛，所具有的重要性也愈发突显。

一、线路雷击跳闸的主要因素和原因

高压送电线路遭受雷击事故主要是，即线路绝缘子50%的放电电压，有无架空地线，杆塔的接地地阻和雷电流强度的影响。在当前的高压送电线路中各种防雷措施都具有相关的针对性。因此在进行高压送电线路防雷措施的选择中需要明确雷击跳闸的成因和其容易产生的后果。

1.高压送电线路反击造成的雷击跳闸。雷击中杆、塔顶部或者避雷线的时候，雷电电流可以通过塔体和接地体顺利的进入大地之中，避免了对周围环境的影响。同时，由于雷电流通过塔体和接地体的时候，使得塔体电压增高，使得与导线上存在的电压产生感应电压，当期超过电压送电线路的绝缘闪络电压值的时候，导线与塔体之间就会发生相应的闪络，这种闪络则被称之为反击闪络，同时造成雷击跳闸。

2.高压送电线路绕击原因分析。天空中的雷电绕过避雷线直接击中导线，从而产生雷电绕击情况，导致送电线路雷击跳闸。根据长期对高压送电线路运行情况了解以及进行相关试验、测试得出证明，产生雷电绕击情况与高压送电线路所处区域位置、地质地形情况、杆塔高度以及导线保护角等方面有着紧密关联。由于一些高压送电线路需要经过地形复杂、雷电活动频繁、土壤电阻率高的山区，而在山区进行高压送电线路设计时，又不可避免会遇上线路走向出现大跨度、杆位高差大等情况，增加了高压送电线路受雷击概率，加剧了高压送电线路的线损程度，不仅使得供电质量得不到保障，还对人们群众的日常生产生活以及供电企业的经济效益造成了严重影响。

二、设计防雷措施的原则

对于送电线路来讲，雷击跳闸一直是影响高压送电线路供电可靠性的重要因素。由于大气雷电活动的随机性和复杂性，目前世界上对输电线路雷害的认识研究还有诸多未知的成分。进行高压送电线路设计时要全面考虑，综合分析每一条线路的具体情况，通过安全、经济、质量比较，选取有针对性的防雷设计技术措施，以达到提高供电可靠性的目的。线路防雷保护首先在于抓好基础工作，目前国内外在雷电防护手段上并没有出现根本的变化，很大程度上要依赖传统的技术措施，只要运用得好，仍然是可以信赖的。对已投运的线路，应结合地区的地貌、地形、地质以及土壤状况与接地电阻的合理水平给出正确的评价，找出可能存在薄弱环节或缺陷，因地制宜地采取措施。

三、高压送电线路设计防雷对策

1.提高高压送电线路的绝缘水平。高压送电线路的绝缘水平直接影响着其耐雷水平，采用科学的检测手段，加强零值绝缘子的检测，以此确保高压送电线路的绝缘强度符合标准，同时这也是确保线路耐雷水平的重要措施。通常在设计高压送电线路时，应结合工程实际情况，对比各种绝缘子性能，分析其特性，以便选择最佳的绝缘子。当前，由于玻璃绝缘子具有良好的耐电弧性、不易老化等优点，因而在高压送电线路设计中被广泛应用。

2.降低杆塔接地电阻。如果要确保雷电电流流顺利接入大地中，高压送电线路杆塔就必须接地，为了提高送电线路的抗雷击性能，就应尽量采取有效的方法降低送电线路杆塔的接地电阻。高压送电线路接地电阻值大小直接影响着其耐雷水平。要想降低杆塔接地电阻就必须对杆塔区域的土壤电阻率情况有充分的了解，这样才能采取有效的手段来降低杆塔接地电阻。降低杆塔接地电阻的方法较多，而能够获取最好效果的方法就是对送电线路杆塔接地进行改良，主要能从以下几方面着手：第一，选择更好的送电线路杆塔接地材料。采用新型接地材料，例如优质的非金属接地模块。相较于传统接地材料，非金属接地模块具有适用地区广、成本经济性好、施工方便、占地小、吸湿性强、保湿特性，抗电流冲击能力强，耐温差性能强等特征和优势，能够最大程度降低接地电阻，不仅提高了接地效率，还保证了接地体的稳定性。第二，采用新型降阻剂。传统的降低接地电阻的方法较多，但是均存在一定的缺陷，随着时代发展，已经不再适用。而采用新型降阻剂的方法，能够起到较好的防雷击、防干扰、防静电作用。

3.安装线路避雷器。在高压送电线路杆塔上安装避雷器，这样在线路受到雷击后，雷击电流超过规定值时，通过避雷器能够将雷电电流分流，一部分分流到相邻的杆塔，另外一部分分流进入大地中，从而保证绝缘子不会发生闪络。线路避雷器的材料主要为金属氧化物，该材料具有吸收各种雷电过电压并操作过电压的能力。当前，高压送电线路中常用的避雷器主要有两种，分别是无间隙型避雷器和带串联间隙型避雷器。其中无间隙型避雷器直接与导线相连接，是基于电站型避雷器而创新出的新产品，具有众多优点，包括无放电时延、吸收冲击能量可靠、避雷器本体完全不带电等；而带串联间隙型避雷器是通过空气间隙与导线相连接，主要具有使用寿命长、可靠性高等优点。而两者中又以带串联间隙型避雷器应用最为广泛。

4.其他防雷措施。第一，设计中选择高压送电线路路径时，应充分考虑线路架设区域的情况，特别是雷电多发区域或是不利于开展防雷措施的区域，在设计中必须尽量避开，如果线路杆塔接地无法避免必须设置在容易遭受雷击的地区，在设计时应采取有效措施来降低接地电阻。第二，结合当地实际情况以及防雷方面的经验、特点，选择即经济适用又可靠有效的避雷方式方法。第三，在设计中如果无法避免雷电多发区域，则必须尽量减少大跨度设计，同时在规程允许的范围内降低杆塔高度。第四，加强高压送电线路的验收。对于新架设投产的高压送电线路，必须做好相关验收工作，对接地体埋深进行检查，确保其符合规程要求；检查射线长度，确保其符合设计长度标准；对接地体和接地引下线进行检查，确保两者之间的电气连接安全可靠等。第五，日常生产工作中，加强对高压送电线路线损情况检查、维护、管理工作，对于老旧线路，应尽量更换为新型线路；针对雷击多发区域的线路，必须加大整治力度。

5.恰当运用线路避雷器。对于采取上述防雷措施后，雷击跳闸依然比较频繁的地段，可考虑安装线路避雷器。由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时，避雷器就加入分流，保证绝缘子不发生闪络。根据实际运行经验，在雷击跳闸较频繁的高压送电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。但由于装设避雷器投资较大，设计新建线路中较少使用。

总之，从高压送电线路设计防雷措施的原则、高压送电线路雷击跳闸原因以及高压送电线路设计防雷措施方面进行了分析与探讨，具有非常重要的意义。不仅有助于提高高压送电线路设计水平，确保高压送电线路的正常运行，还有助于促进我国电力事业的可持续发展。

参考文献：

[1]周振海.浅谈高压送电线路设计防雷措施.2018.

[2]孙学明.关于电力工程高压送电线路防雷设计研究.2019.