架空输电线路的防雷设计探讨

沈建雄

（广州电力设计院有限公司 广东广州 510610）

引言

架空输电线路已经成为了我国国民经济生活中不可缺失的一部分，扮演着越来越重要的角色，为了确保电线路能够安全，稳定，高效地运行，线路防雷技术已被电力业界越来越重视，随之出现了多种多样的防雷设备，例如在架空输电线路上减少塔架接地等等。通常情况下，使用某些线路的防雷措施虽然在有限范围上对架空输电线路进行了防雷保护的措施，并且也起到了一定的作用，但在工作中仍然存在诸多的问题，为进一步加强架空输电线路防雷技术，提高我国电力系统综合能力，研究和分析架空输电线路的综合防雷技术措施具有实质的现实意义。

1 架空输电线路防雷设计的重要性

为了提高和升级架空输电线路的综合防雷技术措施，首先要进一步了解雷电是如何产生，还要深入了解其发生的过程，从根源上防止出现雷击线路情况。雷电的产生过程非常的复杂，通常是由于大气中的水汽和寒流相遇并受到气流的冲击力而造成的。受到冲击时，正负电荷会吸附于一些水滴上，另一方面，一些负电荷的水滴也可能在气流作用下形成雷暴，通常情况下，雷雨云在天空中会与之相撞彼此之后，他们会释放一些电荷，这样就会导致形成了我们所见的雷电。闪电产生的电流非常高。一般发射出来的电压数值可以很高，最高温度达到2000℃，尽管如此，但是它的放电时间是很短的，只有几微秒，在如此短的时间里，放出这么多、这么强的电压，从而使得雷电云周围的空气会急剧变化，同时会出现膨胀现象，还伴随着强光和巨响的产生。

需要特别说明的是，在雷电云的这个放电过程中，会发生了很大的危害性，这是由于在这个过程中，具有很强的感应电压，容易导致电网故障，架空线设备的绝缘子将是电力设施而其附近的建筑物在其影响下也可能造成毁灭性的打击，这种情况不仅会造成巨大的经济损失，甚至可能威胁到人们的生命财产安全，所以必须加强架空输电线路防雷技术，并有必要全面提升防雷技术水平。

2 架空输电线路雷击原因分析

（1）就一般而言，跨越上部的架空输电线路横跨多条输电线路，这些输电线路的布置会造成雷击情况，极易因为相同条件下，架空输电线路的雷电防护水平很低，当雷电云区的线路面临雷电时，雷电将首先会击中架空输电线路。在架空输电线路设施中，使用针式绝缘子装置是比较常见的，因为它对雷击效应有更为明显的抵抗作用，然而，一旦针式绝缘子遭雷击并被击穿后，电力系统工作人员很难找出故障所在。

（2）在我们平常的生活、工作中，架空输电线路和塔架配电网的切换，接地线设施经常发生盗窃现象，如果被盗地线的相关部门未及时填写申报修补，因此，架空输电线路无法得到很好的保护，很多线路，设施都裸露在空中，更很容易被雷击。架空线的安装不规范，接地网和塔杆的使用时间过长以及架空线被周围的建筑工程损坏等因素都会导致线路破裂。长期以来，架空线的避雷器一致遭受雷击，如果架空输电线路的质量不够好，就会很容易失效。

（3）中国电力行业采取的主要措施是降低接地塔的阻力，应该在一些平原地区，电阻率较小的范围内是非常有效的且普遍采用的一种方法，但是在一些丘陵地区，使用这种方法就变得非常麻烦，应用效果不显著。由于地线较长，导致额外的电阻值会出现不可预料的变化，从而提高了塔顶的电压，这将大大减少架空输电线路的雷电保护。

3 架空输电线路的防雷设计

在安装保护设施时，应确保设备安装的准确性和科学性。需要合理的电压电流来确保开关和熔断器的发生问题时及时操作。

3.1 避雷针设计

在线路的建设过程中，有必要进行巧妙合理地设置避雷针。避雷针对架空输电线路的正常运行非常重要。与避雷器一样，这是一种在行业中广泛使用的避雷设施。与避雷器相比，避雷针具有更灵活的特点。一般来说，当输电和配电线遭受雷击时，许多雷电不直接放电到避雷针，而是对输电线路进行放电并冲击。对电路有一定的破坏影响。因此，电力技术人员应根据当地的气候条件和环境条件设置避雷针，并进行合理的规划和施工安装。

3.2 增强线路元件的绝缘强度

通过提高元件的绝缘强度，可以显著改善防雷效果。①要不断提高架空输电线路的绝缘能力。②要着力提高架空输电线路的防雷效果。此外，为保证开关以及熔断器等防雷设施能够有一个良好的相应动作，要对电压电流进行合理的处置。另外，要根据规范要求做好接地导线的保护工作，进而不断提高架空输电线路运行过程中的稳定性。接地装置主要由电缆插槽中的接地和连接伏特、焊接头、压力带和水平接地构成。为了构筑接地和拔出线，使用电镀钢。连接螺丝并购买优质的锌泥，每年检查一次，生锈应该马上换。接地体的连接应焊接，焊接部位具有非常强的强度。有缺陷区域的话，应该涂上防锈的漆。降低了相对湿度，解除了电化学的腐蚀的影响。

3.3 防雷接地设计

地网建设地点应选择应该基于满足接地电阻要求、节约成本的基本原则，一般选择在距电能表箱周围较近的潮湿和土壤电阻率较低的地方，并且尽量避开干燥、有腐蚀性的物质。根据当地情况选择接地方式，尽量选择传统的节约成本的方法。此外，我们还应该根据施工的实际情况，选择不同的地网形状，以满足架空输电线路防雷设计的合理要求。

3.3.1 架空输电线路防雷建设接地设备要求

所有的防雷针和各类防雷保安器的防雷作用都是闪电电流通过接地系统进入地球而起到防雷效果的。由此可见，可靠的架空输电线路建设，防雷系统建设是最重要和最基本的任务，架空输电线路防雷系统避雷器接地设计对电网的建设提出了更高的要求。作为地上与地下链接的设备，首先要求接入网的设备以及其配套设备的正常不带电的，并且所有的金属部件均应做保护接地，接地线的电气连接部件不能由其他设备代替。同时，屏蔽电缆屏蔽层的两端和电缆外导体的两端应保证与所连接设备的金属外壳的外表面有良好的电气接触。

3.3.2 架空输电线路接地电极和导电材料的要求

若电缆是不正常的，在电力架空输电线路使用过程中对环境会产生不良的影响。我们通常使用多股铜丝或钢绞线作为电网的引线连接，从接地体到竖杆的接地线不要太长，并预留一部分长度作为接地段接卡或端子，应该尽量避免埋置污水管和排水渠，以避免接地网线对其造成不利影响。接地螺栓处理结构，主要为钢锌作为接地的导体材料。这种材料不仅具有良好的耐腐蚀性和电导率，并不会影响环境。

3.3.3 架空输电线路防雷接地设计

接地体应与金属物体或电缆保持一定距离，或作为电路与金属连接。为了避免击穿事故的发生，接地体埋深应大于，为了满足雷电放电的对称性效应，应尽量与接地引线对称安装。在反雷达系统通常连接到一个部分，这是非常重要的。如果不正确的连接，在系统中不正确的拉螺栓，会导致接地与防雷系统存在严重危害人类的生命。所以，在安装完成后，需要检查，以保证螺栓在地下结构。

3.3.4 接地装置的防腐问题

因腐蚀而导致的接地装置不能满足接地的短距离电流的稳定性。接地装置主要由电缆插槽中的接地和连接伏特、焊接头、压力带和水平接地构成。为了构筑接地和拔出线，使用电镀钢。连接螺丝并购买优质的锌泥，每年检查一次，生锈应该马上换。接地体的连接应焊接，焊接部位具有非常强的强度。有缺陷区域的话，应该涂上防锈的漆。降低了相对湿度，解除了电化学的腐蚀的影响。防雷接地如图1所示。

图1 防雷接地

3.4 雷电定位系统设计

雷电定位系统对于目前电力系统运行质量有着直接的影响，并且依靠该技术可以在短时间内准确的寻找出雷击故障的相应位置。同时，通过应用雷电定位系统，还能降低工作人员的工作量，提高雷击故障的处理效率。现阶段，国内的雷电定位系统在不断的发展与完善，并且通过把雷电定位系统以及网络进行有效的连接，能够及时的把电网的杆塔信息录入到相应的Google地图中去。这一过程中，如果设备发生了雷击故障，那么就可以借助于需电定位系统对故障进行准确的定位，进而便于后续问题的处理与解决。现阶段，大部分的供电单位已经把配网杆塔地理信息及时的录入到Google地图中。如果存在雷击问题，技术人员可以借助于雷电定位系统准确、及时的找到放电点的坐标，之后再安排故障抢修人员进行故障的查找与检修。

4 结语

综上所述，对于架空输电线路来说，其是电网系统中的重要组成部分，但因为外部影响因素使其更易受雷电影响。在线路遭受雷击时，不仅影响电力设备的安全运行，还会导致整个供电系统的不稳定，这可能会给用电居民带来很多不便问题。因此，相关人员必须重视对架空输电线路的防雷研究，积极采用科学的线路保护方法，为电力系统的稳定发展提供保障，维护人们的正常生活。