摘要：多数供电系统的运行故障是由于自然环境、气候环境突变等因素造成。供电系统当中的输电线路设置通常直接暴露在地面之上，多受雨水、风力、雷电、冰雹、降雪等各类型种自然气候因素的影响，其中雷电袭击的危害性最大，有时还会造成大面积输电线路损毁，导致电力系统运行停滞。
关键词：输电线路；防雷与接地；措施分析
1.输电线路雷电的原因及危害的种类
1.1输电线路雷电的产生
雷电是自然界中一种常见的放电现象。通常我们认为由于大气中热空气上升，与高空冷空气产生摩擦，从而形成了带有正负电荷的小水滴。当正负电荷累积达到一定的电荷值时，会在带有不同极性的云团之间以及云团对地之间形成强大的电场，从而产生云团对云团和云团对地的放电过程，这就是通常所说的闪电和响雷。
1.2输电线路雷电危害的种类
输电线路线路上出现的大气过电压有两种，一种是雷直击于线路引起的，称为直击雷过电压；另一种是雷直击线路附近地面，由于电磁感应所引起的，称为感应雷过电压。雷击的危害主要有三方面：
（1）直击雷。是指雷云对大地某点发生的强烈放电。它可以直接击中设备，雷电击中架空线，如电力线，电话线等。雷电流便沿着导线进入设备，从而造成损坏。
（2）感应雷。它可以分为静电感应及电磁感应。一旦雷云对某目标放电，雷云上的负电荷便瞬间消失，此时导线上的大量正电荷依然存在，并以雷电波的形式沿着导线经设备入地，引起设备损坏。
（3）地电位提高。当10kA的雷电流通过下导体入地时，我们假设接地电阻为10'Ω，根据欧姆定律，我们可知在入地点A处电压为100kV。
2.防雷接地装置结构和工作原理
防雷接地技术可在很大范围当中降低甚至避免雷电对电力系统的干扰和危害，其防雷接地装置具有相当突出的抗雷电功能。防雷接地装置的工作原理包含防雷和接地两个方面：防雷功能的实现是通过相应装置的安装避免和减轻雷电对输电线路造成的破坏；接地功能装置则是将静电接地释放，以此避免静电对输电线路造成的不良影响[1]。两种功能都需通过安装相应装置来予以实现，发挥防雷作用保护输电线路。了解防雷接地装置的工作原理以及构成方式具有重要意义，以下是其中几种核心装置的简单介绍。
2.1雷电接受装置
防雷功能的实现原理是将自然界的雷电予以有效转换，因此防雷接地装置的实际工作是在雷电发生同时将雷电进行吸引接受，并及时处理转换雷电。雷电接受是防雷接地装置发挥功能的前提，雷电接收装置主要由各类直接或者间接方式接受雷电的金属杆构成，对自然界大多数的雷电袭击形式都具有良好的接受效果和能力。我们生活中常见的雷电接受装置有避雷针、带和架空地线以及避雷器等。
2.2雷电导引装置
雷电导引装置也是我们常说的引下线，引下线是一种导体装置，在整个防雷接地装置中的作用是将雷电接受装置所接受的雷电流从接闪器引导输送至接地装置。通畅情况下，雷电袭击的形式多属直接雷电以及间接雷电两种方式，都会对电力系统以及输电线路造成一定程度破坏。防雷装置所采用的引下线材质的强度、耐腐蚀性以及热稳定性等技术方面均需达到标准要求，是防雷装置里相当重要的构件。
2.3静电接地装置
静电接地装置分为接地线和接地体两种结构，其功能和作用是有效释放静电，避免静电对线路和系统或人员造成的危害。在电力系统的输电线路当中设置静电接地装置，不仅可降低雷电造成线路破坏，也可以在一定程度上保护维修人员的工作安全，在维修人员对供电线路进行断电维修时，接地线可有效防止静电对其安全造成危害。
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3.输电线路防雷接地技术措施
3.1接地装置结构改造
针对福建省电网接地装置采用普通射线方式，结构维护难、工作量大，导致损坏的接地装置不能及时发现和修复，因此对原有接地装置进行了改造，设置一微距离接地圆环。圆环为特意设置的环路结构，与以往杆塔周围的闭合环路不同的是该环路所处位置较远，一般控制于8~15m，确保了被监测的范围，具有代表性。对杆塔引下线的改造，考虑了监测环路的可能性，除保持一根引下线与杆塔直接连通外，其余均通过微距隔离间隙绝缘，既可定期监测周围接地装置的连通状况，又无须拆开接地装置，便于及时监测。该监测手段针对性强、测量接地电阻准确有效。
3.2接地装置的分流措施
(1)斜拉线的利用。对高塔和水泥杆等，降低塔身电感对减少雷击闪络有明显的实效，充分利用已有的杆塔拉线，将其与接地装置并联。为保证分流效果，应确保拉线上下两端与接地装置连接良好。利用四根拉线并在每根拉线的接地端串入隔离间隙，拉线下端的串联适当加大，间隙距离为5~7mm，用于保护杆塔拉线不受短路电流影响。
(2)引下线的分流。引下线应分别接入地网以减少电感效应，每根接地射线均应直接连至杆塔接地引出端。杆塔的接地引出端附近设置一个环行抱箍，便于接地射线的连接。杆塔引下线串入一个隔离间隙，便于检测接地射线的连通情况。
3.3强化电磁感应型接地装置
根据雷击闪络的反击理论，增加耦合系数、减少电感和接地电阻均为提高耐雷水平的重要手段。按传统理论观点，增加耦合系数仅能通过架空地线或耦合地线的方式实现。但雷击过程包含了暂态行波过程及稳态电磁感应过程，因此改善接地装置的分布状况可实现耦合系数的增加，当ρ>500Ω•m可采用强化电磁感应杆塔接地射线。ρ>1000Ω•m可根据具体情况选择加强型接地装置结构，比传统延伸地线的电磁耦合系数更大，可进一步提高线路耐雷水平。
3.4采用新型接地射线材料
目前，国内输电线路的接地射线均采用未进行任何防护处理的普通钢材，使用寿命有限，应积极探索和应用如渗铝钢材、铝包钢、铜包钢等新型材料，有效提高接地装置的可靠性和长久性。
3.5设置垂直接地极
在山区高土壤电阻率地带适当加大埋设深度至0.6~0.8m。为确保接地极散流效果，在陡坡地形应以垂直地表面的深度作为计算深度，防止受洪水冲刷等各种因素使接地射线露于地表失去正常的散流效用。
在高土壤电阻率地区，作为接地补充措施，应用垂直接地极可较好地改善表面干燥土壤接地的不良问题。设置垂直接地极时，应在靠近杆塔附近处开始布置。水泥杆塔垂直接地极从距离杆塔3~5m处开始布置，铁塔可从5~8m开始布置。垂直接地极的长度约选择1.5m，间距可控制于4~6m，采用圆钢或角钢加工。
3.6接地射线的保护
为进一步提高接地装置的使用寿命，需对接地引下线进行特别防腐处理。选用12~14mm的截面较粗的圆钢为接地极并采用热缩管保护，防护范围为地面以上30~50cm至地面以下100cm。
结束语
输电线路的安全问题已经不止一次的给人们敲响了警钟，所以我们一定要对此加以足够的重视。过去，输电线路的防护措施限于技术物质条件而往往不够充分，给人们的生产生活都带来了一定的影响，甚至发生过重大的损失，在科学技术飞速发展的今天，我们应该尽可能的避免这些情况的再次发生。也希望本文所提出的输电线路的防雷接地技术能真正为电力系统工作人员提供有意义的帮助和指导。
参考文献
[1]吴晓兵.输电线路杆塔接地及防雷技术[J].中国新技术新产品，2010（12）.
[2]吕官强.探讨电力输电线路防雷接地技术[J].科技与生活，2010（19）.
论文作者:包瑞,涂小明
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/9
标签：雷电论文; 装置论文; 防雷论文; 杆塔论文; 线路论文; 射线论文; 云团论文; 《电力设备》2018年第6期论文;