摘要：随着工业化进程的加快，社会对电力的需求日益增加，电网工程不断完善，输电线路正朝着高海拔、大规模的方向发展，输电线路铺设包括架空线路和埋地线路。然而，埋地线路仅适用于短距离的电力传输，架空线路仍然是长途传输的主要传输线路，露天架空线路的环境容易造成雷击的影响。如何有效预防和预防雷击，解决这一问题是电力技术人员需要关注的课题。
关键词：架空线路；输电线路；防雷接地；接地设计
1 引言
新时期发展下，各种电气设备、智能产品出现在人们生活、工作中，在提高人们生活质量的同时对供电服务也提出更高的要求，电力能源逐渐成为人们赖以生存的基础保障，如果没有了电，那也就没有了当前的美好生活。因此，输电线路的运行质量不仅对人们生活造成很大影响，还具有高空化、大型化、分布广的特点，为了实现最初的目标效果，优化输电线路设计，提高架空输电线路的防雷接地水平具有重要意义。
2 输电线路雷电产生原因及种类
2.1 产生原因
闪电的原因是云带电，这是一个大雷暴电荷云的积累。通常，大气中的湿热空气上升，导致稀薄的空气向下凝结，上升的热湿空气强烈地穿过云层时使水滴破裂，导致水滴充电，水磨机被轻微带负电。在这种情况下，当风被吹起来时，会产生一些积极的区域。相关数据表明，云一般在顶部产生正电荷，在底部产生负电荷，中间是正电荷和负电荷的混合物，实际上雷云产生的最大电场强度为3.4kV/cm，雷云的平均电场强度为1.5kV/cm。雷暴主要由主放电和导放电两个阶段组成，在雷雨天气下如果不按要求采取防雷措施，将会发生输电线路跳闸故障，对输电线路的正常运行产生不利影响。
2.2 种类
根据其过电压原理和物理形成过程，闪电可分为直接闪电和感应闪电，直接雷电和雷电的性质和来源是不同的。其中，直接雷击过电压是由雷电直接击中线路、塔架和避雷线引起的，而感应过电压是由雷电击中线路和线路之间的电磁感应引起的。多年的统计结果表明线路跳闸的主要原因是直接雷电过电压，雷击塔或导线会产生较高的感应过电压，通常高于绝缘子串冲击放电电压，因此会引起线路事故，从而影响正常供电。直接雷击也可以根据雷击位置分为三类：直接雷击塔、直接雷击线和屏蔽故障线，当雷击到塔或避雷导线时，雷击点和导线将产生较大的电压差，高于放电电压绝缘水平，然后导致线路闪络。这种现象被称为反击，闪电直接击中避雷针，或者周围的导线可能导致线路罢工。当雷云接近该线时，该线受影响以感测与雷云电荷相同的束缚电荷，雷云电荷最终泄漏到地球中。由中性点的线感应产生的感应电荷将通过泄漏到地球中，若雷云不经反击而散落到地面或雷击到塔上，雷云电荷会瞬间散落然后消失。此时，线路感应的束缚电荷将转变为自由电荷并扩散到周围电路，从而形成感应过电压。由电场变化引起的雷电过电压称为感应过电压的静电分量，变化较大的雷电流会产生强的电磁场，从而导体会产生强的过电压，共同构成了雷电过电压。
3 架空输电线路防雷措施
3.1 架设避雷线
架空输电线路上架设避雷线是最为有效的预防输电线路遭到雷击的措施，也是较为常用的方法。避雷线具有良好的导流效果，可以使流经杆塔或者输电线路上的电流降低，避免雷电直接击到塔杆或者导线上面。一般情况下，在选择避雷线的时候，线路处于高压运行状态，避雷线的壁垒效果就会更好，而且成本也相当较低。按照相关规定，架空输电线路的电压超过110kV，就需要将避雷线与输电线路同时架设，保护角介于20°~30°之间；如果架空输电线路的电压超过了500kV，保护角达到大约15°即可。将避雷线的保护角缩小，同时杆塔的高度增加，输电线路遭到雷击的几率就会有所降低。
3.2 安装线路自动重合闸装置
安装线路自动重合闸也是架空输电线路常用的一种防雷保护措施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆安装之后，当输电线路在遭受雷击跳闸时，雷击闪络大多能在线路跳闸后自动重合成功，并立即恢复绝缘性能。因此，装设线路自动重合闸可有效消除雷击故障，缩短跳闸时间，提高线路供电可靠性。
3.3 加强线路绝缘及采用差绝缘和不平衡绝缘方式
根据调度数据，适当加强线路的绝缘配合和改善绝缘子性能，可提高线路的耐雷水平。由近几年新建线路的实践证明，在高杆塔上增加绝缘子串片数，提高绝缘子串的50%冲击闪络电压值，可以有效增强线路的耐雷水平，从而降低雷击跳闸率。差绝缘方式是指同一基杆塔上三相绝缘之间有差异，下面两相绝缘比最上面一相各多一片绝缘子。当雷击杆塔或导线时导线绝缘先被击穿，雷电流经杆塔入地，避免了两相闪络。据统计，采用差绝缘方式，架空输电线路的耐雷水平可提高24%左右。在高压线路上采用不平衡绝缘方式是指双回路的绝缘子串片数有差异，当发生雷击时，绝缘子串片数少的回路先闪络，该回路导线相当于地线，提高了绝缘子片数多的线路的耐雷水平，可降低双回路雷击同时跳闸率，从而保障了绝缘子片数多的回路线路能连续供电。
3.4 架空输电线路上加装耦合地线
为了降低架空输电线路的发生率，在架空输电线路上加装耦合地线也是极为有效的。具体来讲，就是在架空输电线路上容易被雷电击的位置加装耦合地线，使输电线路运行中，如果杆塔或者线路遭雷击，耦合地线就可以发挥耦合的作用将电流进行分流，以使架空输电线路的接地电阻降低。采用这种方法可以使输电线路较少受到雷击的影响，使得高架空输电线路的运行有所保障。
4 架空输电线路接地的设计
4.1 做好塔杆的接地设计
塔杆作为架空输电线路的支撑条件，自身所具备的接地情况对线路整体防雷性能产生影响。为了降低架空输电线路受到雷击的可能性，对线路塔杆实施有效的接地设计非常重要，设计人员需要做好地形条件及气候条件的调查，分析雷电活动区域及雷击发生的频率，合理布置塔杆位置。与此同时，测量该区域土壤电阻率，确保塔杆接地设计的合理性。
4.2 降低接地电阻
除了做好塔杆的接地设计以外，降低接地电阻的影响也是非常重要的一方面，这对输定线路发生雷击和跳闸现象有很大影响。因为输电线路自身所具备的抗雷击能力与接地电阻呈反比关系，当接地电阻越大的时候，架空输电线路越不容易产生雷击跳闸故障。由此可见，合理的接地装置是提高架空输电线路安全运行的有效条件，尽可能的降低接地电阻对雷击现象的影响，促进架空输电线路的安全运行。
4.3 使用降阻剂
降阻剂对接地电阻具有直接作用，具有长久性、稳定性的特点。降阻剂自身具备多种成分的导电体，将其埋设在土壤与接地体之间，能够与金属接地体形成一个有效的整体，提高电流流通面。另外，降阻剂的应用还能够降低土壤中的电阻率，起到对周围土壤渗透的效果，从而在接地体周围形成一个较为平缓的低电阻区域。降阻剂的应用可以提高架空输电线路的防雷水平，减少接地体的数量，节约成本费用，提高防雷效果。在使用中设计人员应该根据输电线路的具体接地情况，明确设计目的，充分发挥降阻剂所具有的功能效益。
5 结束语
总之，随着输电线路的逐渐地延长，电压越来越高，架空输电线路以其低成本、检修容易的特点而被广泛使用。但是，在架空输电线路运行的过程中，会受到自然因素、设计因素和施工因素的影响而导致输电线路防雷失效。针对架空输电线路遭到雷击而跳闸的原因进行研究，对架空输电线路的防雷设计和接地设计具有一定的参考意义。
参考文献：
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[2]杨科.架空输电线路防雷与接地的设计[J].中国新技术新产品.2016（14）
[3]张冯硕.架空输电线路防雷与接地的设计探析[J].企业技术开发.2015（36）
论文作者:张雯静,赵普振,刘晓林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/24
标签：线路论文; 过电压论文; 避雷线论文; 雷电论文; 防雷论文; 绝缘子论文; 杆塔论文; 《基层建设》2019年第10期论文;