（广西博阳电力勘察设计有限公司）
摘要：随着当前我国电力科技水平的提高，使得输电线路实现了长距离电力传输，而且还可以使线路处于高压环境中安全运行。但架空输电线路通常设置在露天 环境中，容易受到雷击等气候条件的影响，使得架空输电线路出现雷击跳闸的事故，导致输电线路无法正常运行，相应的电力系统也受到一定影响。本文针对架空输电线路防雷与接地的设计进行分析。
关键词：架空输电线路；防雷；接地设计
0 前言
架空输电线路是用绝缘体将输电线路固定在直立于地面的杆塔上用以传输电能的输电线路，它由导线、架空地线、杆塔、绝缘子串、接地装置等部分组成。运行统计数据表明，引起输电线路故障跳闸的原因很多，其中因雷击引起的跳闸次数约占总跳闸次数的60％以上，位居所有跳闸原因之首。然而，任何防雷系统都离不开接地，要做好架空输电线路防雷保护，其核心问题就是要做好接地。输电线路杆塔接地装置作为输电线路重要组成部分，作用是确保外来雷电流入地面，保护绝缘线路设备，减少线路雷击跳闸率。因此，确保接地装置完整性，是降低输电线路雷击跳闸率的主要措施。基于此，本文对架空输电线路防雷与接地的设计进行了深入探讨。
1架空输电线路中做好防雷与接地工作的必要性
架空输电线路在构成上包括杆塔、导线、架空地线、接地装置和绝缘子串等等。将输电线路在杆塔上固定好，所使用的就是绝缘体，而绝缘体是架空输电线路中保证电能传输质量的主要设备。由于架空输电线路在露天环境中运行，很容易受到环境的影响。特别是在雷电天气的时候，如果没有采取有效的防雷击措施，就会导致输电线路产生跳闸故障而影响输电线路，给电能传输造成干扰。根据有关统计数据显示，架空输电线路运行中，由于雷击而导致的跳闸故障在总体的跳闸故障中占有2/3的比例。鉴于目前架空输电线路普遍应用，要提高架空输电线路的电能传输质量，就需要做好预防雷击的措施，以降低输电线路的跳闸率。在防雷系统中，接地设计是不可或缺的。架空输电线路要具有良好的预防雷击的能力，就要进行必要的接地设计以更好地发挥防雷作用。在架空输电线路的接地设计中，杆塔接地装置是重要的部分，可以发挥雷电导流的作用，使雷电以杆塔为导体流入到地面，使得杆塔上的绝缘设备得到保护而避免跳闸事故发生。所以，架空输电线路中，做好防雷与接地工作是非常必要的，可以确保架空输电线路提高防雷能力，保证输电线路正常运行。
1 架空输电线路雷击情况分析
1.1 架空输电线路雷击跳闸的分析
通常，架空输电线路雷击跳闸主要表现为两种形式。①雷电直接击中架空输电线路或其杆塔，在输电线路内产生电压，使线路电压加大，增加线路电阻，促使线路的安全性和稳定性受到威胁。②雷电在架空输电线路附近产生作用，形成电磁感应，使输电线路受到电磁干扰，如此输电线路必然会受到影响，使线路跳闸。
1.2 导致架空输电线路雷击跳闸的原因分析
综合分析架空输电线路雷击跳闸的情况，可以确定导致此种情况发生的主要原因是：
①自然因素。通常架空输电线路设置在露天环境中，会受到各种自然环境的影响。尤其是我国各个地区自然环境差异较大，设置在不同地区的架空输电线路容易受到不同环境、不同地质条件的影响，使架空输电线路安全性、稳定性、有效性降低。②架空输电线路的设计因素。一些电力设计单位在架空输电线路设计中出现勘察不到位、设计过于理想化、细节规划不合理等情况，均会影响架空输电线路的具体应用，使其容易遭受雷击等情况发生。③架空输电线路的施工因素。架空输电线路的施工，需要结合实际情况、施工图纸以及施工要求，规范、合理的展开施工。但一些施工人员在架空输电线路施工过程中，如若出现填土不规范、接地装置不合理、施工细节处理不佳等问题，导致架空输电线路设置不佳，容易遭到雷击等其他情况出现。
2 架空输电线路防雷与接地的设计
为了切实有效的避免架空输电线路雷击情况的出现，规范、合理的进行架空输电线路防雷与接地设计，优化架空输电线路，如此才能尽可能的避免输电线路遭雷击，提高输电线路运行效果。
2.1 架空输电线路的防雷与接地技术
2.1.1 耐雷水平和雷击跳闸率
我国对于输电线路的防雷水平，主要是使用耐雷水平和雷击跳闸率作为标准。而线路绝缘能承受的最大直击雷电流幅值就是耐雷水平，其计算表达式为：
式中：δ表示为击杆率；η表示为建弧率；Pa表示为线路绕击率。
利用以上耐雷水平和雷击跳闸率公式来计算架空输电线路的耐雷水平和雷击跳闸水平，为优化设计架空输电线路防雷与接地创造条件。
2.2 架空输电线路的防雷与接地设计
2.2.1 架空输电线路的防雷设计
对于架空输电线路防雷设计而言，其需要从根本上解决雷击跳闸率的问题。因此，所落实的具体设计工作包括：
①优化设计避雷线的设计。架空输电线路中合理设计避雷线，可以在一定程度上预防输电线路遭受雷击的可能。就以往架空输电线路避雷线设置情况来看，架空输电线路避雷线应用效果与杆塔高度、保护角大小有关。因此，在具体设计架空输电线路的避雷线时，应当结合实际情况，合理设置杆塔高度、保护角的角度，以便优化使用避雷线。②安装自动重合闸保护装置。在架空输电线路上安装自动重合闸保护装置是一种比较安全的防雷设计。但要想使此装置充分发挥作用，则需要了解当地雷击情况，进而合理安装和调试自动重合闸保护装置，促使其能够在雷电闪络之后自动进行重合，使输电线路快速恢复正常，促使输电线路良好运行。③加装耦合地线。为了尽可能的避免架空输电线路出现雷击跳闸的情况，加装耦合地线也是一种非常有效的办法。加装耦合地线的具体措施是在架空输电线路经常发生雷击跳闸的位置，增加耦合地线，使其在架空输电线路运行中发挥耦合作用和分流作用，适当的减少输电线路线的接地电阻，使其对输电线路的影响较小，提高架空输电线路的安全性、稳定性，为防范雷击创造条件。
3 架空输电线路预防雷击的有效措施
3.1架空输电线路上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。通常情况下，在避雷线的选择上，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。具体来说，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。
3.3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。安装后，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。
3.4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。
3.5 架空输电线路上装设避雷器，在我国已有十余年的应用历史，其运行情况良好。当输电线路杆塔遭受雷击，雷电流超过一定值时，大部分的雷电流从避雷器流入导线，传到相临杆塔或经塔体流入地；当导线遭受雷击时，大部分的雷电流从避雷器流入大地。因此，安装线路避雷器无论是在雷击导线还是塔顶或避雷线时的反击方面都是非常有效的。
3.6增设耦合地线及塔顶防雷拉线。对于经常受雷击的杆段，可在导线下面加装一条耦合地线，对避雷线起分流作用和耦合作用，间接降低接地电阻；在重雷区的易击点，可架设塔顶防雷拉线，当雷电流直击导线时，首先会触及防雷拉线，可以起到屏蔽作用和有一定的分流作用。
4架空输电线路的接地设计
4.1接地电阻的设计。如果输电线路所在区域的土壤电阻相对较低，可以利用杆塔接地或者拉线接地，以使得杆塔的接地电阻不会被雷电击到而增加。如果输电线路所在区域的土壤电阻相对较高，可以采用的接地方式有很多，包括外引接地、放射形接地、物理接地、复合接地等等，也可以采用换土的方式，以降低接地电阻。
4.2杆塔接地的设计。架空输电线路的设计之前，要做好实地勘察工作，对当地的雷电情况有所了解，要选择雷击几率较少的位置架设输电线路。勘测人员在进行实地勘察的时候，要对杆塔所在位置的土壤电阻率测量出来，并进行数据分析，以为杆塔接地装置的设计提供可参考依据。设计人员根据土壤电阻率等数据选择杆塔的位置以及所需要采用的接地形式，将接地图纸绘制出来。
5结语
综上所述，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。
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论文作者:李欢
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/4/7
标签：线路论文; 杆塔论文; 防雷论文; 避雷线论文; 输电线论文; 雷电论文; 地线论文; 《电力设备》2017年第2期论文;