周振宇

摘 要：通過介紹輸電線路的雷電危害，分析了輸電線路引發(fā)雷電的主要原因，比如氣候、線路桿塔高度等，在此基礎(chǔ)上，探討了線路防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法。經(jīng)過相關(guān)分析可知，安裝避雷裝置、改善接地電阻等能夠有效提高輸電線路的設(shè)計(jì)安全。

關(guān)鍵詞：雷電危害；防雷技術(shù)；輸電線路；桿塔

中圖分類號(hào)：TM862+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.143

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)各界對(duì)電力的需求也在不斷增加，這促進(jìn)了輸電線路規(guī)模的擴(kuò)大。然而，在建設(shè)電力系統(tǒng)的過程中，很多輸電線路都是露天安裝的，它們很容易受到自然環(huán)境的影響。其中，雷電危害就是重要的一種，它會(huì)嚴(yán)重威脅輸電線路的運(yùn)行安全。因此，在設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)，應(yīng)用防雷技術(shù)有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 輸電線路的雷電危害

雷電危害大多發(fā)生在春夏兩季，但是，它也會(huì)受不同地區(qū)地理環(huán)境差異的影響。雷電對(duì)輸電線路的危害主要表現(xiàn)在以下幾方面。

1.1 雷電自身的高熱效應(yīng)危害

當(dāng)遇到輸電線路時(shí)，雷電的高熱效應(yīng)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，使被擊中部位瞬間產(chǎn)生極高的熱能，導(dǎo)致此段輸電線路被融化，進(jìn)而燃燒起來。

1.2 雷電所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)危害

在雷電形成的過程中伴有電磁效應(yīng)，當(dāng)輸電線路被雷擊中時(shí)，這部分電磁效應(yīng)會(huì)在雷擊部位形成交變電磁場(chǎng)，使得電路中的電流量瞬間增大，導(dǎo)致線路高溫燃燒。

1.3 雷電附帶的高壓效應(yīng)危害

雷電形成的瞬間電壓通常為高壓，能夠達(dá)到十幾萬伏以上。這種高壓在雷擊點(diǎn)會(huì)對(duì)輸電線路上的電氣設(shè)備造成極大的攻擊，導(dǎo)致輸電線路被燒壞、出現(xiàn)短路的情況，甚至還會(huì)引發(fā)更嚴(yán)重的事故。

1.4 雷電所發(fā)出的電波危害

電波也是雷電附帶的一種現(xiàn)象，它經(jīng)常會(huì)干擾防雷裝置的正常工作，使其無法有效發(fā)揮防雷功能，變?yōu)榉烹娖鞣磽糨旊娋€路。

2 輸電線路引發(fā)雷電的原因

2.1 地形環(huán)境因素

我國(guó)地理環(huán)境比較復(fù)雜，許多輸電線路都設(shè)置在山區(qū)地帶，但是，由于山區(qū)地勢(shì)起伏比較大、氣流活動(dòng)較為頻繁等，經(jīng)常會(huì)引起雷擊活動(dòng)，比如山谷內(nèi)氣壓變化就會(huì)增大輸電線路被雷擊的概率。同時(shí)，在沿海地區(qū)，輸電線路周邊空氣中的鹽分含量相對(duì)比較高，這也會(huì)增加輸電線路遭到雷擊的概率。

2.2 線路桿塔因素

雷擊是土地和雷云中電荷互相感應(yīng)而產(chǎn)生的。其中，線路桿塔起著建立雷云放電通道的作用，當(dāng)雷云中過電壓經(jīng)過線路桿塔時(shí)，就會(huì)使輸電線路被擊穿，所以，如果線路桿塔設(shè)計(jì)不當(dāng)，比如桿塔距離不均衡，就會(huì)導(dǎo)致線路間距差異較大，增大導(dǎo)線的閃爍程度，增加線路雷擊危害發(fā)生的概率。桿塔設(shè)計(jì)不當(dāng)還包括桿塔的高度不合理、桿塔對(duì)輸電線路的分流能力較差等。

2.3 土壤電阻率因素

不同的土壤成分會(huì)使土壤的電阻率存在差異，對(duì)雷擊閃爍程度造成不同的影響。當(dāng)前的輸電線路設(shè)計(jì)大多都沒有考慮到這一點(diǎn)，給輸電線路的防雷擊埋下了潛在隱患。

3 防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 選擇輸電線路

綜上所述，輸電線路雷擊現(xiàn)象有很大一部分是由于地理環(huán)境影響造成的。因此，在設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)，要盡量避開雷擊多發(fā)區(qū)域，降低輸電線路雷擊發(fā)生的概率，具體選擇原則包括以下4點(diǎn)：①盡量避免在潮濕洼陷的盆地地區(qū)設(shè)置輸電線路，尤其是周邊有水庫、池塘或山脈的地方；②輸電線路經(jīng)過區(qū)域的土地電阻率沒有發(fā)生突變或已經(jīng)突變，比如有水流的溪谷、山丘和稻田交接地帶等；③盡量不在山谷、峽谷、地下水位高或富含礦物質(zhì)的地區(qū)布設(shè)輸電線路；④如果必須經(jīng)過山地時(shí)，可以選擇向陽山坡或土壤較好的山地，以降低雷擊概率。

3.2 采用合理的避雷裝置

避雷裝置是提高輸電線路防雷擊能力的重要措施。因此，在設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)避雷裝置設(shè)計(jì)的重視度，根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的避雷裝置，要注意的內(nèi)容有以下幾點(diǎn)。

3.2.1 避雷線的搭設(shè)

避雷線是輸電線路最基礎(chǔ)的防雷裝置，它的主要作用有3點(diǎn)：①對(duì)輸電線路有一定的屏蔽作用，可以有效降低導(dǎo)線電流；②經(jīng)過鐵塔，將雷擊產(chǎn)生的電流分流，起到減小塔頂電壓的作用；③對(duì)輸電線路有耦合效果，降低了絕緣子的電壓。

避雷線主要應(yīng)用于高壓線路當(dāng)中，在小于等于20 kV的低壓線路中，避雷線無法發(fā)揮其應(yīng)有的作用。在搭設(shè)高壓線路（110～750 kV）的避雷線時(shí)，要根據(jù)輸電線路電壓等級(jí)的不同嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定。在此過程中，要注意以下3點(diǎn)：①在110 kV輸電線路中，避雷線要采取全線架設(shè)的方式，但是，如果線路中有輕微的雷電活動(dòng)或者年平均暴雨日期短于半月的區(qū)域，就無需架設(shè)避雷線；如果輸電線路采取無線的架設(shè)方式，則應(yīng)該在變電站搭設(shè)1～2 km的避雷線。②對(duì)于220～330 kV的輸電線路或者處于年平均暴雨日期超過半月地區(qū)的輸電線路，避雷線要采用全程架設(shè)的方式。③對(duì)于500～750 kV的輸電線路或者位于山區(qū)的輸電線路，在架設(shè)避雷線時(shí)，要采用雙線搭設(shè)的方法。

3.2.2 負(fù)角保護(hù)針的使用

負(fù)角保護(hù)針對(duì)輸電線路有很好的屏蔽作用。將雷擊放電作用于地面上，能夠有效降低雷電繞擊區(qū)出現(xiàn)的概率，同時(shí)，還能縮短臨界擊距，對(duì)輸電線路起到良好的保護(hù)作用。

負(fù)角保護(hù)針是架設(shè)在桿塔頂部導(dǎo)線上方的，是側(cè)向安裝的，多用于山頂、山坡等地區(qū)的桿塔上。其材料多為鋼針，長(zhǎng)度為2.5 m或2.8 m。

3.2.3 安裝可控放電避雷針

可控放電避雷針的工作原理是：在雷擊前，通過向上的先導(dǎo)作用產(chǎn)生上行累閃，然后利用針尖形成的電場(chǎng)產(chǎn)生脈沖放電，從而降低雷電繞擊形成的概率，有效地保護(hù)輸電線路。

可控放電避雷針安裝在塔頂?shù)鼐€支架的上方，具體位置和個(gè)數(shù)需要根據(jù)桿塔所處的地形和形狀來選擇。

3.3 改進(jìn)接地電阻

接地電阻能夠有效降低雷電對(duì)輸電線路產(chǎn)生的過電壓，提高輸電線路的防雷擊能力，具體改進(jìn)措施主要有以下4點(diǎn)：①增加或延長(zhǎng)接地射線。這種方法主要是針對(duì)老舊輸電線路接地材料老化和新建、改造輸電線路接地電阻降低等情況的。②采用垂直接地體的方法。這個(gè)法是在接地裝置射線上添加多個(gè)垂直接地體，其材料多為角鋼，長(zhǎng)度控制在0.6 m左右，彼此間的距離3 m為宜，并與接電線焊接在一起。③采取集中接地的方式。這種方法是將桿塔的接地集中在一處，利用垂直接地體，按照2～3 m的間距將其布設(shè)在桿塔基礎(chǔ)外圍，然后用圓鋼將桿塔接地引下線與這些垂直接地體連接成一個(gè)整體。④替換土壤。利用低電阻率的土壤替換高電阻的土壤，然后再接地，有效地降低接地電阻是一種最直接的方法。

3.4 科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)桿塔

針對(duì)桿塔對(duì)輸電線路雷擊影響的因素，在設(shè)計(jì)桿塔時(shí)，要注意以下4點(diǎn)：①加大塔身的電感程度和電流，有效降低反擊的電路和電壓；②合理分布桿塔位置，保證桿塔間距的均衡性，有效控制導(dǎo)線閃爍程度；③在架設(shè)相鄰的桿塔時(shí)，要避免發(fā)生分流問題，保證各自分流作用的獨(dú)立性，提高對(duì)輸電線路電流的分流能力；④提高桿塔的絕緣水平，合理增加絕緣子片的數(shù)量，進(jìn)而提高輸電線路的耐雷水平。

4 結(jié)束語

雷擊是影響輸電線路安全的重要因素，所以，提高輸電線路的防雷能力是十分重要的。在設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)，要結(jié)合線路的實(shí)際情況，考慮地形環(huán)境、氣候等多方面的因素，合理運(yùn)用各種防雷技術(shù)，有效提高輸電線路的防雷能力，避免發(fā)生雷擊事故，以保證輸電線路的運(yùn)行安全。

參考文獻(xiàn)

[1]邱鳳蓉.線路防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2014（18）：144-146.

[2]吳璽.線路防雷技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用[J].西部廣播電視，2014（18）：177，179.

[3]張勇剛.輸電線路設(shè)計(jì)中線路防雷技術(shù)的應(yīng)用研究[J].中外企業(yè)家，2014（35）：221.

〔編輯：白潔〕