架空輸電線路雷電防護研究
編輯：2021-06-14 12:59:50
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01、架空輸電線路的雷電過電壓
（一）直擊雷過電壓
架空輸電線路的設備（桿塔、避雷線或導線）被雷電直接擊中而產生的過電壓即為直擊雷過電壓。按照雷擊線路部位的不同，可將直擊雷過電壓分為兩種類型，即反擊和繞擊。在110kV或超過該電壓等級的架空輸電線路上通常整線配備避雷線，這是為了確保架空輸電線路的全程均能受到相應的保護。雷直擊于有避雷線的架空輸電線路的情形主要有三種，即雷擊桿塔頂部、雷擊避雷線中央部分、繞過避雷線擊于導線。當雷擊架空輸電線路桿塔頂部時，有較大電流流過桿塔進入大地，該過程會對架空輸電線路桿塔造成一定程度的沖擊。該受擊情形在架空輸電線路中形成的過電壓遠大于其他兩種情形，因此避免雷電直接擊中桿塔頂部是架空輸電線路雷電防護的重中之重。雷電繞過避雷線擊于架空輸電線路導線時，導線上形成的過電壓越大，在其上流過的電流也就越大。
（二）感應雷過電壓對輸電線路的影響
感應雷過電壓是雷電擊中500kV輸電線路或者擊中線路周圍的地面，導致雷電區域出現電子感應現象。另外，輸電線路的導線中也會形成電壓，導致導線電流增大，最終形成人體難以承受的高壓。在感應雷過電壓下，受到輸電線路本身的特征影響，導線的兩側也會形成感應過電壓波，使輸電線路的電壓升高。因此，為了預防感應雷過電壓，輸電線路施工人員在實際施工過程中，可以采取地線掩埋的方式進行線路建設，在線路掩埋過程中進行相關的防雷操作，從而加強雷電防護，保證輸電線路的正常運行。
02、架空輸電線路雷電防護措施
（一）架設避雷針、避雷線
在輸電線路上方安裝避雷針、避雷線是應對雷擊最為直接有效的方式，可以避免三相導線直接遭遇雷擊。由于避雷針和避雷線一般都是直接接地，當雷電擊中設備時雷電流將進行分流，從而降低雷擊過電壓。由于避雷線與輸電線路之間具有耦合作用，可以使耦合系數增加，降低過電壓。避雷線一般采用機械強度很高的鋼絞線，在系統中會發生一相甚至多相斷線的情況，這時避雷線還可以起到一定的支持作用。
（二）降低鐵塔的接地電阻
降低鐵塔的接地電阻是目前我國高壓輸電線路建設中的一種有效的防雷方式，在我國500kV輸電線路的防雷工作中也較為常見。其具體操作如下：（1）設計人員需要不斷延長輸電線路水平方向的接地線長度，從而有效降低電阻的沖擊系數，降低雷擊對線路電阻率的影響；（2）設計人員可以結合500kV輸電線路的實際情況，采取相應的爆破技術，對線路的地面進行爆破，并在爆破結束后，利用壓力機線路地面以下的位置中埋入電阻率較小的材料，以此降低地面的電阻率；（3）設計人員在接地網較為集中的地方也可以利用降阻劑降低線路的接地電阻。
（三）智能電網防雷措施
智能電網建設是超高壓輸電系統的重要發展方向，不同于傳統電網，智能電網中涉及大量精密設備，采用常規防雷方式雖然能有效避免雷擊跳閘故障的發生，對線路進行保護，但雷電帶來的電磁干擾會嚴重影響精密設備的運行狀態，引發設備失靈問題。
電磁干擾以傳導或輻射的方式進行傳播，其中，傳導方式以電阻、電感、電容等作為傳輸介質；輻射方式中電磁干擾以電磁波的方式進行傳遞。電磁干擾可通過共模干擾或差模干擾的方式作用于精密設備，在電路端口形成對地電位差或在相同回路的不同電線間形成電位差，具體抗干擾方式還需結合干擾類型進行選擇。例如，安裝浪涌保護。雷擊產生的大強度電流作用于精密設備，易引發內部元件被擊穿的現象，為避免此類故障發生，可在適當位置安裝浪涌保護。浪涌保護器自帶電流強度檢測功能，若其幅值超出一定范圍，保護器自動切換電流回路，將強電流排入到大地中，鉗制輸出電壓至安全等級。電涌保護器無法阻礙雷擊故障的發生，但可將雷擊對智能電網的不利影響降到最低。
（四）調整絕緣子爬電距離
調整線路絕緣子爬電距離也能對架空輸電線路的雷電防護起到一定作用，選擇合理的調整方式尤為重要。調整絕緣子爬電距離的方式為：將絕緣子上的絕緣片片數增大到一個合理的數值；改變架空輸電線路上裝配的絕緣子類型。不同類型的絕緣子對架空輸電線路絕緣子爬電距離的調整效果有著較大的區別，因此在對其調整之前應充分了解絕緣子的相關特性。通過合理調整絕緣子爬電距離，可以提高架空輸電線路的最大擊穿電壓以及整條線路對雷擊的耐受能力，從而提高架空輸電線路的絕緣能力。需要注意的是，在利用該方法實現對架空輸電線路雷電防護的同時，應使架空輸電線路及變電站的絕緣能力保持基本一致。若未達到這一條件，雷擊于架空線路后產生的電波有可能對變電站設備造成破壞，進而造成巨大的經濟損失。因此，對架空輸電線路絕緣能力的提升應保持在合理的范圍之內，否則將會打破電力系統各組成部分之間的平衡狀態，這對電力系統的平穩運行也是極為不利的。
（五）融入先進監管方式
日常監管、維護也是超高壓輸電線路雷擊跳閘故障預防的重要方式，目前，超高壓輸電線路已經實現自動化監管，利用高清攝像監控系統、無人機等方式，高效完成線路狀態監控。以無人機技術為例。內蒙古地區平均海拔較高，大部分超高壓輸電線路架設于山區環境中，加上當地風沙天氣多，輸電線路發生雷擊跳閘故障的概率較大。除安裝避雷裝置、設置耦合地線等防雷措施外，當地供電局還引入無人機航空監測系統，使用無人機進行特殊區域內超高壓輸電線路狀態監控。該系統融合無人機技術、移動通信技術、實時測量技術等，以航拍方式全面采集線路狀態信息，并實時傳輸至數據分析、處理系統，以實現輸電線路的動態化、自動化監管，線路巡視效率大幅度提高，避免無效或低效巡視的出現。
（六）采用不平衡絕緣
如今建立高壓和超高壓電網已經成為一種發展趨勢，同桿架設的雙回線越來越多。對于這類輸電線路一般的防雷措施往往不能滿足要求，所以現在廣泛采用不平衡絕緣的方式使雙回架空線路發生故障的幾率減小。在雙回路架空線路中，其中一條的絕緣子個數會有所減小，當雷擊輸電線路時，這條回路將會發生故障，線路跳閘。閃絡后的導線相當于地線，由于線間的耦合作用，增大了耦合系數，從而增加了另外一條線路的耐雷水平，保證了一條線路的正常運行。
03、結論
通過研究可知，直擊雷過電壓和感應雷過電壓對不同電壓等級的架空輸電線路的影響程度不同。因此，對于不同的過電壓現象，應采取適宜的雷電防護措施。
參考文獻：
[1]李平，朱海波，杜超，等.架空輸電線路防雷措施研究[J].通訊世界，2019(8):328-329.
[2]譚任良.關于高壓架空輸電線路防雷措施的探討[J].科技與創新，2018(17):90-91.
[3]王祥祥.高壓架空輸電線路的防雷措施分析[J].集成電路應用，2019(4):99-100.
