摘要：输电线路的安全性和稳定性对我国电力系统的正常运行会产生非常显著的影响，本文主要就对输电线路设计中线路防雷技术的运用进行分析和探讨。
关键词：输电线路设计；线路防雷；技术应用
1 输电线路设计中的防雷技术概述
1.1 雷电对输电线路的危害
当前我国电力调度在运行的过程中使用的都是集成化电子设备，如果这些设备遇到了雷电的袭击，就会产生十分严重的脉冲反应，设备的导电能力将大大下降，敏感度比较高的电子元件会彻底损坏，这样也就使得继电保护和监控系统出现故障，从而给出错误的信号和指示，从而使得输电设备在这一过程中受到非常不利的影响，甚至彻底崩溃，无法正常的运行。
2 输电线路引起雷电的原因
2.1 地理环境
输电线路所处的地理环境不同，对输电线路遭受雷电打击的几率存在紧密联系。当输电线路处于山区当中，就会由于山区这一特定地理环境，受到山区中经常发生的雷电天气影响。除了山区之外，沿海地区由于会受到每日潮汐和海水蒸发影响，也极为容易产生大风或雷雨天气。
2.2 线路杆塔高度
在雷云当中经常会出现电荷的集聚，当其电荷达到一定程度不能被雷云所承载时，就会产生放电现象。而此时，就会对被置身在高空中的输电线路产生打击。在输电线路受到雷电打击时， 承载线路的杆塔通常会起到媒介的作用，从而促使在短时间内受到雷击的输电线路在大地与雷云之间的电压瞬间增加，使得整条线路被击穿。因此，在进行输电线路的设计时，应进行相应防范与约束反击电流的措施。
2.3 土壤电阻率
通常，接地电阻和杆塔之间存在着十分密切的联系，如果是在一些高山或者是岩石结构的地区，因为地形和地势相对比较复杂，所以在工作中就应该将关注的焦点放在岩石和土壤分层的步骤当中。
式中：Rg 是测得接地体的接地电阻，Ω；I 是杆塔的入地部分长度，cm；d 是杆塔的直径，cm；ρ 为土壤的电阻率Ω•m；
3 输电线路防雷设计要点
防雷设计一直作为输电线路设计的关键环节，在具体设计过程中，需要针对线路的实际情况，对线路雷电活动频率和强度进行充分考虑，从而采取切实可行的防雷措施，有效的提高输电线路防雷的水平。
3.1 合理选择输电线路路径
在进行输电线路设计时需要有效的避开雷击高发区，以下几种类型的地段在设计时要尽量避开。对于地下水位较高及含有导电性矿藏的地区、土质电阻率低及土质电阻率易发生骤变的地区、不同类型地貌的地区及山坡断层带和交接地带等、顺风的河谷地区及山区的风口、周围都是山丘的湿润盆地、植被覆盖及土质较好的山丘顶部和向阳面区域等，对于这些地区在进行输电线路路径设计时尽量避开。
3.2 采用合理的避雷装置
避雷装置是提高输电线路防雷击能力的重要措施。因此，在设计输电线路时，要加强对避雷装置设计的重视度，根据实际情况选择合理的避雷装置，要注意的内容有以下几点。
3.2.1 避雷线的搭设
避雷线是输电线路最基础的防雷装置，它的主要作用有3 点： ①对输电线路有一定的屏蔽作用，可以有效降低导线电流；②经过铁塔，将雷击产生的电流分流，起到减小塔顶电压的作用；③ 对输电线路有耦合效果，降低了绝缘子的电压。
3.2.2 负角保护针的使用
负角保护针对输电线路有很好的屏蔽作用。将雷击放电作用于地面上，能够有效降低雷电绕击区出现的概率，同时，还能缩短临界击距，对输电线路起到良好的保护作用。负角保护针是架设在杆塔顶部导线上方的，是侧向安装的，多用于山顶、山坡等地区的杆塔上。其材料多为钢针，长度为2.5m 或2.8m。
3.2.3 可控放电避雷针
如果杆塔发生了雷击故障，这种装置会发出向前的先导，从而引发上行累闪，在针尖位置电磁场强度最高，可以产生脉冲放电现象。安装该装置后，可以避免雷电绕击的发生。
同时，在杆塔上安装水平侧针，以增强避雷线对弱雷的吸引能力，增加避雷线的保护范围而达到降低输电线路绕击率的一种防雷技术。
单根侧向避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的锥体空间。其侧面近似地用折线代替。根据计算公式
式中： h—侧向避雷针的长度，m；
rx—侧向避雷针的保护半径，m；
p—长度影响系数，在这里 p 取1。
根据计算公式可以看出，在侧向避雷针取2.5m~3m 范围内， 能有效的保护输电线路不被雷击，降低绕击事故的发生。
3.2.4 雷电接闪器
雷电接闪器有避雷的作用，但其本体是一个感抗，其在雷击发生时能够对杆塔过电压进行消减，其对雷电流波峰消减幅度可达到30% 以上。该装置能记录杆塔落雷的数据，为对雷电研究提供了数据支持。
3.3 降低铁塔接地电阻
目前，在实际中的降低输电线电路接地电阻的方法有：1）延长或增加接地射线，针对接地材料腐蚀的老旧线路；2）垂直接地体法，该方法是在接地装置的射线上，每隔3m 增设长度0.6m 左右的垂直接地体，一般用角钢，并与接地线进行焊接；3）集中接地法，是指在杆塔的基础外挖一圈直径为10 ～ 20m、深为60cm 的沟，在沟内每隔2 ～ 3m 打一根垂直接地体，用圆钢将所有垂直接地体相连再与杆塔的接地引下线相连；4）换土法，对低处土壤电阻率较高的杆塔或石头山，采用换土的方式来降低土壤的电阻。
3.4 架设耦合地线
在输电线路防雷工作中，当采用措施无法对接地电阻降低时， 则需要进行耦合地线的架设。通常情况下会在导线的周围或是导线的下方来敷设一条底线，起到分流雷电流的重要作用，有效的对绝缘子串两端的感应程序进行降低，从而起到减少反击电压间的分量，确保雷击发生时电力系统跳闸率的有效降低。
3.5 中性点非有效接地方式
电力系统中发生的事故和故障中，超过60% 为单相接地。当中性点不接地系统中有单项接地的故障发生时，仍然会保持其三相电压平衡，并且能够继续供电，有足够时间找到故障发生点并做及时处理。这种方式能够补偿流经故障点的电流，使得电弧可以自行熄灭、系统自行聚恢复其正常的运行状态。
3.6 在绝缘子串首末端用大直径的绝缘子
绝缘子串处在极不均匀的电场中，在绝缘子串首末端选用直径大的绝缘子，就如在其两侧设置了两个屏障以阻碍工频以及雷电压产生的带电荷粒子运动，减缓粒子的运动，同时调整周围空间的电荷分布，使得绝缘子串的所在电场更加均匀，不容易击穿， 减少其建弧率。
结语：
不仅需要掌握线路所处区域的特点，而且要对雷电参数和规律进行掌握，加强与气象部门的沟通和联系，从而采取切实可行的防雷技术来有效提高输电线路防雷的水平，保证输电线路运行的安全性和可靠性，为电力系统安全、稳定的运行奠定良好的基础。
参考文献：
[1] 马征鸿.110kV 输电线路防雷技术研究[D]. 华北电力大学, 2015.
[2] 朱俊武. 输电线路设计中线路防雷技术的应用探究[J]. 技术与市场,2012,03:34-35.
论文作者:史笑源
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2017/12/18
标签：线路论文; 杆塔论文; 雷电论文; 防雷论文; 绝缘子论文; 避雷针论文; 电阻率论文; 《基层建设》2017年第27期论文;