王敏超

摘要：在電力系統(tǒng)中，供電企業(yè)使用架空輸電線路，對(duì)電網(wǎng)意義重大，然而，架空輸電線路也會(huì)受到氣候條件的影響，架設(shè)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生雷擊跳閘。在保護(hù)輸電線路的基礎(chǔ)上，雷擊跳閘是影響電網(wǎng)安全供電的最重要因素，會(huì)導(dǎo)致供電異常，對(duì)電力系統(tǒng)造成破壞。本文主要分析了輸電線路招致雷電現(xiàn)象的原因，詳細(xì)論述了輸電線路的防雷和接地設(shè)計(jì)，并針對(duì)架空輸電線路的雷擊設(shè)計(jì)作出分析，希望對(duì)我國(guó)供電系統(tǒng)有所幫助。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路;防雷技術(shù);接地技術(shù);探討

1架空輸電線路中做好防雷與接地工作的必要性

架空輸電線路的構(gòu)造包含電桿、電纜線、架空接地線、接地裝置、絕緣子串等輸電線路，將絕緣子連接輸電線路和塔桿是確保輸電線路傳遞質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。高海拔輸電線路在戶外工作時(shí)很容易遭到自然環(huán)境的干擾，尤其是在雷電天氣，如果不采取有效的避雷對(duì)策，架空輸電線路將跳閘，干擾架空輸電線路的安全可靠運(yùn)作。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在架空輸電線路運(yùn)作環(huán)節(jié)中，遭雷擊導(dǎo)致的跳閘故障占全部跳閘事故的2/3，鑒于架空輸電線路在架空輸電線路中運(yùn)用廣泛，為了更好地提升輸電線路的傳遞質(zhì)量，務(wù)必采取避雷對(duì)策降低跳閘率。

接地設(shè)計(jì)是防雷系統(tǒng)的關(guān)鍵，為了提高架空輸電線路的防雷效果，在架空輸電線路防雷能力強(qiáng)的情況下，應(yīng)采取必要的接地措施。桿接地裝置是輸電線路接地設(shè)計(jì)的重要組成部分，它可以引雷，使桿塔作為導(dǎo)體流入地面，保護(hù)桿塔的絕緣設(shè)備，避免跳閘事故。

2輸電線路招致雷電的具體原因以及相關(guān)危害種類

2.1原因

閃電放電歷史悠久，對(duì)它的科學(xué)認(rèn)識(shí)和研究始于近代，由于累積電荷而形成云的帶電電荷，一般來(lái)說(shuō)，在地球大氣的有利條件下，閃電使?jié)駸釟饬魃仙?，稀薄的空氣不斷向下凝結(jié)，向上的氣流穿過(guò)云層，水滴由于破裂而帶電，一般水磨帶的負(fù)電荷較少，刮風(fēng)時(shí)局部會(huì)形成一些帶正電荷的區(qū)域。

2.2雷電危害的相關(guān)種類

依據(jù)閃電相對(duì)應(yīng)的過(guò)電壓原理和閃電形成的具體物理環(huán)節(jié)，主要有感應(yīng)式閃電和直擊雷，它們的來(lái)源和特性不一樣。雷擊避雷針、電桿或線路引起的過(guò)電壓是對(duì)雷電過(guò)電壓的直接干擾，雷電擊中地面和線路，彼此之間形成電磁感應(yīng)現(xiàn)象，稱之為感應(yīng)式雷電過(guò)壓。

2.2.1關(guān)于直擊雷過(guò)電壓

研究表明，線路跳閘時(shí)，直接接觸雷電過(guò)電壓是影響線路跳閘的最主要因素，避雷針和避雷器都會(huì)產(chǎn)生較高的感應(yīng)過(guò)電壓，一般高于絕緣子串受沖擊時(shí)的實(shí)際放電電壓，從而危及供電的實(shí)際可靠性。直擊雷管有三種類型：線狀導(dǎo)體、線狀擊雷管和線狀擊雷管，正確認(rèn)識(shí)雷電過(guò)電壓：①由于桿和避雷針對(duì)導(dǎo)線電阻抗的影響，當(dāng)避雷針或桿被雷擊時(shí)，雷擊點(diǎn)與導(dǎo)線的電壓差大于實(shí)際放電電壓的絕緣水平，導(dǎo)致線路閃絡(luò)，即線路閃絡(luò);②如果直接打在避雷針和周圍導(dǎo)線上，極有可能造成線路屏蔽失效。

2.2.2相關(guān)的感應(yīng)雷過(guò)電壓

雷云靠近線路時(shí)，雷云附近會(huì)感應(yīng)出一些束縛電荷，與雷云中的實(shí)際電荷相同，最終漏到地面，中性點(diǎn)相當(dāng)于線路絕緣，一旦發(fā)生泄漏，電荷就會(huì)泄漏到地面。如果雷云已經(jīng)放電或遭雷擊打塔，但仍無(wú)反擊，雷云內(nèi)的電荷會(huì)因瞬間放電而消失，線路上相應(yīng)的束縛電荷會(huì)變成自由電荷，向周圍線路擴(kuò)散，形成感應(yīng)過(guò)電壓。實(shí)際上，這些雷電過(guò)電壓是由電場(chǎng)變化引起的，靜電分量稱為感應(yīng)過(guò)電壓，同時(shí)雷電流變化很大，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁場(chǎng)，根據(jù)電磁感應(yīng)的相關(guān)原理，導(dǎo)體上會(huì)產(chǎn)生較大的過(guò)電壓，與導(dǎo)體一起構(gòu)成感應(yīng)雷電過(guò)電壓。

3架空輸電線路防雷措施探討

3.1對(duì)輸電線路路徑的選擇

水電線路安裝前，應(yīng)詳細(xì)統(tǒng)計(jì)經(jīng)過(guò)區(qū)域的雷擊次數(shù)，在此基礎(chǔ)上，有必要對(duì)輸電線路的設(shè)計(jì)路線進(jìn)行優(yōu)化。在保證線路設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，縮短架空距離，盡量避開易雷區(qū)，避開順風(fēng)谷等不利環(huán)境，如果無(wú)法避免穿越上述區(qū)域，應(yīng)加強(qiáng)線路的防雷技術(shù)。

3.2進(jìn)行避雷線的架設(shè)

這種防雷措施在架空輸電線路施工中比較常見，可以有效降低輸電線路跳閘的概率，對(duì)于避雷線的設(shè)計(jì)，不僅要利用以往的施工經(jīng)驗(yàn)，還要利用設(shè)計(jì)中的高度等參數(shù)，合理設(shè)計(jì)保護(hù)角度，確保避雷線的設(shè)計(jì)符合實(shí)際，充分發(fā)揮其防雷功能。在實(shí)際防雷電路設(shè)計(jì)中，保護(hù)角在10° ～ 20°之間，此外，如果輸電線路需要穿越山林地區(qū)，桿塔架設(shè)位置較高，相對(duì)容易遭受雷擊，電磁環(huán)境復(fù)雜，需要在線路桿塔兩側(cè)設(shè)計(jì)橫向避雷針，可以有效防止故障過(guò)電壓?jiǎn)栴}。

3.3設(shè)置接閃器、安裝線路避雷器

接閃器是一種金屬物體，主要用于接收架空輸電線路的直接雷擊，一般來(lái)說(shuō)，接閃器需要通過(guò)接地引下線與接地裝置有效連接才能達(dá)到防雷效果。避雷裝置的頂部設(shè)置有避雷器，借助被保護(hù)的突出部分，可以順利將雷電引向自身，有效接收雷電，達(dá)到防雷的目的。避雷裝置安裝在裝有避雷器的線路上，防雷裝置最大的作用是有效抑制雷電過(guò)電壓，使雷電過(guò)電壓進(jìn)入地面并有效切斷續(xù)流，當(dāng)電壓值正常時(shí)，避雷器會(huì)迅速恢復(fù)正常狀態(tài)，保證系統(tǒng)正常供電。

3.4架設(shè)耦合地線

降低塔桿電阻是一種實(shí)用性強(qiáng)的避雷對(duì)策，但在特殊情況下難以保障架空輸電線路免遭遭雷擊，所以，安裝耦合接地線是一種不錯(cuò)的避雷措施。接地線、避雷線和導(dǎo)線之間的耦合可以大幅度降低過(guò)電壓，提升架空輸電線路的避雷水準(zhǔn)，完成避雷的效果，測(cè)試統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，架設(shè)耦合接地線可以大大減少跳閘情況，起到避雷效果。

3.5自動(dòng)重合閘裝置

正常情況下，絕緣閃絡(luò)會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)，當(dāng)絕緣閃絡(luò)恢復(fù)正常后，可恢復(fù)供電，實(shí)現(xiàn)合線，自重制動(dòng)技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)線路的合閘現(xiàn)象。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)在我國(guó)110千伏及以上輸電線路的應(yīng)用成功率約為90%，如此高的成功率使得自動(dòng)重合閘技術(shù)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

4架空輸電線路的接地設(shè)計(jì)

4.1接地電阻的設(shè)計(jì)

如果輸電線路所在區(qū)域土壤電阻較低，可以采用桿塔接地或拉線接地，這樣桿塔的接地電阻就不會(huì)因雷擊而增大。如果輸電線路所在區(qū)域土壤電阻較高，可以采用多種接地方式，包括外接地、輻射接地、物理接地和復(fù)合接地，接地電阻也可以通過(guò)換土來(lái)降低。

4.2桿塔接地的設(shè)計(jì)

架空輸電線路設(shè)計(jì)前，應(yīng)搞好實(shí)地勘測(cè)工作，掌握當(dāng)?shù)氐睦纂娋唧w情況，挑選遭雷擊幾率低的地域架設(shè)架空輸電線路。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研中，需要精確測(cè)量土壤電阻率并對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)展開深入分析，為塔桿接地裝置的設(shè)計(jì)給予參考，設(shè)計(jì)人員依據(jù)土壤電阻率等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)挑選塔桿的地址及其所需要運(yùn)用的接地方式方法，將接地設(shè)計(jì)圖紙繪制出來(lái)。

4.3降阻劑的使用

為了更好地把控輸電線路所在位置的土壤電阻率，關(guān)鍵根據(jù)挑選接地方式方法來(lái)完成，比如，可以在土壤電阻率高的地區(qū)安裝垂直接地極，倘若輸電線路所在位置土壤層比較干燥，要特別注意接地不良的問(wèn)題。倘若運(yùn)用水泥塔，垂直極距應(yīng)把控在3～5米，塔間隔為5～8米。除此之外，降低土壤電阻率可以通過(guò)降低土壤層接地體的數(shù)目來(lái)把控工程施工成本費(fèi)用，降低土壤層電阻的穩(wěn)定性，堅(jiān)固耐用。

5結(jié)語(yǔ)

架空輸電線路在運(yùn)用中很容易被雷擊，后果很嚴(yán)重，帶來(lái)極大的財(cái)產(chǎn)損失和傷亡事故，所以，針對(duì)架空輸電線路的設(shè)計(jì)人員來(lái)講，在架設(shè)環(huán)節(jié)中應(yīng)特別注意避雷和接地技術(shù)。根據(jù)架空線路的設(shè)計(jì)、避雷線等防雷裝置的科學(xué)合理設(shè)計(jì)和安裝、接地線的安裝、塔桿的接地、接地電阻的降低及其降阻劑的運(yùn)用，可以有效的提升架空輸電線路的避雷水準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝成材. 關(guān)于架空輸電線路防雷與接地技術(shù)的探討[J]. 電力系統(tǒng)裝備，2021（2）：57-58.

[2]黃強(qiáng). 架空輸電線路防雷與接地的設(shè)計(jì)[J]. 百科論壇電子雜志，2019（11）：504-505.

[3]董少波. 架空輸電線路防雷與接地技術(shù)研究[J]. 百科論壇電子雜志，2019（6）：411.

[4]安哲. 架空輸電線路防雷與接地的設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（19）：48-48，49.