浅谈输电线路防雷原理与设计

张丽

摘要：输电线路是电力系统的大动脉，在保障民生和经济社会发展等方面发挥着重要作用。为了避免供电系统被破坏，输电线路应当安装相应的防护设施。在雷雨天气时，高压雷电流会破坏电力设备与输电线路稳定运行，所以提高输电线路的耐雷水平十分必要。

关键词：输电线路;防雷原理;设计

1 输电线路防雷原理的探究

1.1 合理选择路径

雷電对线路的主要影响因素包括线路附近区域的地理位置、地貌、天气情况、雷暴日等，这些因素会对电线的工作环境造成影响。因此，在进行防雷设计之前，需要先调查清楚当前地区的实际情况，然后对收集到的气象资料进行分析，尽量避开山谷、密林、河流、山峰等雷电多发区域，降低雷击现象的发生频率。

1.2 防雷措施

我国市面上使用的防雷措施主要为几种，分别为架设避雷线、降低杆塔接地电阻、安装避雷设备、加强线路绝缘以及装设耦合地线，这些措施可以提高线路的绝缘等级或者增强雷电流泄流效果，提升线路的避雷效果。当设计人员确定了线路路径之后，其需要使用防雷措施降低电磁场、强电流、热效应的危害，利用接地线将电流引导进地面中，避免输电线路损坏。防雷设施的设计与雷击强度、电流峰值以及整定电流相关，也受到电阻、避雷线等设备参数的影响[1]。

1.3 安装继电保护装置

继电保护装置可以对线路进行有效保护，能够将雷击的影响范围进行合理控制，从而达到减小停电范围的效果。自动重合闸的合理选用，有助于线路在遭受雷击跳闸后迅速恢复。由于线路绝缘具有恢复功能，大多数雷击造成的冲击闪络和工频电弧在线路跳闸后迅速去电离，线路绝缘不会发生永久性损坏和劣化，自动重合闸效果很好。

1.4“疏导式”防雷保护

我国避雷设施的核心策略为努力提升线路的雷电抵抗能力，降低雷电跳闸带来的威胁。电网企业将雷电跳闸率作为衡量防雷措施效果的重要标准，防雷保护较多的采用“堵塞型”防雷方式，这种方法主要应用在电源较少，电网薄弱的环境中，但是在一些电源较多的线路中使用效果却并不理想。所以，基于线路运行维护经验，技术人员根据间隙防雷的特点再次提出了“疏导型”的防雷保护措施，允许线路存在一定的跳闸情况，将间隙设备与绝缘子进行连接，引导工频电流，保护绝缘子的完整性，减少雷击事件的危害。在实际应用中，应根据线路情况合理选择“堵塞型”与“疏导型”保护措施，提升防雷保护能力。

2 输电线路中的防雷设计

2.1 接地装置设计

在线路的防雷设计中，接地装置可以减少雷电带来的危害。线路的接地装置的设置需要根据土壤条件进行调整，其主要目的是降低杆塔的工频接地电阻。昀大工频接地电阻如表 1所示。

当土壤电阻率超过 2 000Ω·m，很难降低到 30Ω时，可以采用 6～8根总长不超过 500 m的放射形接地体，其接地电阻不受限制。

例如，在沙城 220 kV线路中，工作人员就将原本设计的 4条接地引下线进行增加，将 2根 25 m的接引线与 2根 31 m的地下线加以应用，使接地装置升级为 8根外放型接地装置，将接地电阻降低到原本的 35%，避免线路因为雷击发生跳闸情况[2]。

2.2 绝缘避雷线设计

输电线路的绝缘避雷线通常具备良好的防雷能力，其能够对线路进行充分的保护。避雷线可以通过载波通信的方式减少电线短路的情况。避雷线因为作用与能力的不同，其安装方式有两种，一种为将避雷线直接在杆塔上安装，另一种为将避雷线穿过绝缘子，然后再连接杆塔。线路的电压与绝缘水平、避雷效果呈正比关系，如，当额定电压为 60 kV时，一般线路处于 30～60 kA之间，保护段为 60kA;而当额定电压为 110kV时，一般线路处于 45～75 kA之间，保护段为 75 kA;当额定电压为 500 kV时，一般线路处于 130～170 kA之间，保护段为 170 kA，所以设计人员应当以此进行防雷设计，控制好三者之间的关系。

此外，在进行线路避雷线设计时，还应考虑线路的负荷特性、系统运行方式、地形地貌特点等因素，并参考当地已建成线路的运行维护经验。

2.3 线路避雷器设计

在我国的避雷器市场中，氧化锌金属避雷器因其避雷效果良好、相对成本较低的特点被广泛运用，其主要分为两种，分别为有串联间隙与无间隙。线路避雷器与线路绝缘子之间为串联状态，在工频电压的作用下，电阻会达到一定高度，当电线受到雷击时，强烈的电流会进入避雷器当中，当雷击电压高于导线电压时，避雷器会立刻起到导电泄电的作用，以此降低电击产生的电压，保护线路安全。当电压数值降到了一定数值之后，避雷器会出现“高阻状态”，并同时停止导电泄电作业，通过正确安装线路避雷器（如图 1所示），可以起到良好的避雷作用。此外，避雷器的价格以及维护的成本较高，设计人员应当根据线路的分布以及当前地区的特点进行避雷器的布置，在雷电多发区域以及容易被雷击的部位安装避雷设备。应通过技术经济比较，采用合理的防雷方式，使设计更加全面。

3 结论

综上所述，防雷技术与设备的应用可以保护输电线路不受到雷电的危害。经过上述内容可知，输电线路被雷击的概率与周边的环境、天气、地形等因素有关，因此需要工作人员根据输电线路的结构特点进行安装设计，合理运用防雷原理保护线路，减少线路的受到雷击的概率。

参考文献

[1]邓先林.探究输电线路的防雷设计与运维技术[J].智能城市，2020，680-81.

[2]李笑怡.防雷技术在输电线路设计的应用[J].集成电路应用，2020，37（1）：70-71.