摘要：雷电的产生可能损坏输电线路乃至设备甚至威胁到人员安全，在自然灾害面前，人们无法从源头上改变，所以只能通过其他方法把雷电产生引起的电流转移到地下，避免安全事故的发生，这就显示了防雷接地在预防雷电对输电线路可能产生的安全问题起了极其重要的作用。做好防雷预防及维护技术措施，保证输电线路的正常运行，防范于未然。
关键词：架空输电线路；防雷；接地设计
随着社会经济的不断发展，也促进电力行业的快速发展，供电范围也拓展到各个乡镇村，其中包括很多架空输电线路，而这些架空输电线路在运行的过程中经常受到雷击的影响，甚至引发电力故障，对供电企业造成极大的困扰，架空输电线路的防雷措施也逐渐被重视起来。
一、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。
二、架空输电线路雷击故障类型
根据输电线路遭受雷击的闪络形式不同，可以将架空输电线路雷击故障大致分为直击故障和绕击故障两种类型。其中直击故障指的是当高空中的雷电直击到塔顶或者避雷线时，来自空中的雷电会分流，其中一部分雷电通过避雷线和输电线流在输电线路中流动，另一部分雷电则会顺着杆塔入地，在雷电流入地的过程中杆塔本身的电感以及接地电阻将会导致塔顶的电压迅速提高，从而形成高位电压，当塔顶电位与导线上形成的高位电压差大于绝缘子串的50%雷电放电电压时，杆塔上的绝缘子串就会发生从杆塔到导线的闪络。这种情况下产生雷击故障常被称为直击故障；而绕击故障则指的是高空中的雷云经过输电线路时，其对大地的房地将会和架空输电线路产生感应，如此一来就很容易绕过杆塔直接通过输电线路产生瞬间高压，造成输电线路的电位提高。当输电线路的电位和杆塔之间的电位差达到一定程度时，绝缘子串就会产生瞬间电流，从而造成雷击故障。在实践中由于架空输电线路基本上都设置有避雷线，因此雷云绕击到架空线路的可能性较低，但是一旦产生绕击，其所带来的影响都远远的超过直击故障
三、架空输电线路防雷接地的设计分析
3.1防雷的有效措施
①要安装自动重合闸
输电线路安装自动重合闸装置是因为输电线路的故障百分之八十以上都是瞬时性的，输电线路在遭受雷击时，绝缘子发生闪络就会造成跳闸，因此安装自动重合闸装置对降低输电线路的雷击事故率具有较好的效果，这样就可以消除瞬时性故障，减少雷击跳闸后停电的现象，确保持续供电。
②架设避雷线
当输电线路被雷击中时，输电线路上会产生“过电压”，会引起跳闸造成停电。然而，使用避雷线可以让雷电经避雷线通过杆塔上的金属装置和事先埋在地下的接地装置将雷电流导入大地。避雷线应当在各个杆塔处接地，这样可以大大提高输电线路防雷的保护效果。
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③安装侧向避雷针
绕击故障是当前最为常见的雷击故障，其产生的原因在于高空雷云在向大地放电时和输电线路产生了电感应，从而造成了大量电荷在输电线路中向两端移动，造成雷击故障。对此可以采用按照侧向避雷针的方式来提高避雷线对雷击的吸引能力，扩大避雷线的保护范围。和其他输电线路防雷接地技术相比，避雷线的最大优势在于能够广泛的应用于已经投入运行或者未投入运行的输电线路上，投资相对而言较小，并且个体用户也能够购买已经设计好的侧向避雷针来提高输电线路的防雷能力。值得注意的是，侧向避雷针应当具有全金属结构，流通量大，可应对大电流冲击，还应具有抗高温、抗风、抗震、抗覆水、抗老化等性质，并且能在恶劣环境下至少运行30年，来进行线路的防雷设施。
④架空避雷线
架空避雷线又名架空地线，主要对导线起屏蔽作用，用来分流雷电流，避免雷电直击导线。架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本、最有效的措施，避雷线一般是架设在铁塔的顶部，与输电线路的导线形成保护角，而减小保护角能有效增加避雷线屏蔽面，减小导线暴露面，降低雷电绕过避雷线击中导线的概率，从而起到雷电防护的作用。
3.2架空输电线路的接地设计
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。
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。
③降低接地电阻
降低杆塔的接地电阻可以利用深埋式接地极、水平外延接地体、加装导电接地模块，以低阻物质填充的方式来满足架空线路防雷水平的要求。对于高土壤电阻率区域，可以选择垂直接地极布设的方式，这样有利于改善干燥土壤线路杆塔不良接地问题。如果是水泥杆塔线路，需要在距离杆塔3～5m的位置布置垂直接地极；如果是铁塔可以考虑到5～8m处布置。在选择线路杆塔垂直接地极长度时，应该控制在1.5m左右，保持4～6m的间距，选择角钢或者是圆钢进行加工处理，并且随时做好防腐处理工作。
结语
随着科技的不断发展，雷电是影响输电线路安全的重要因素，输电线路对防雷要求越来越高，因此，在输电线路的设计中，需要结合实际、因地制宜，使用并且改进各种各样的防雷技术措施，不断提高输电线路的防雷抗雷能力，规避雷电事故的发生，确保输电线路安全稳定的运行。
参考文献
[1]李豫湘.架空110kV～220kV输电线路防雷接地设计[J].低碳世界，2015.
[2]王兴.110kV～220kV架空输电线路在多雷山区架设时防雷设计探究[J].低碳世界，2013.
[3]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.
作者简介
梁金录（1981.09.10），男，学历：工学学士，单位：宁夏回族自治区电力设计院，研究方向：送电工程设计。
论文作者:梁金录
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/26
标签：线路论文; 杆塔论文; 避雷线论文; 防雷论文; 雷电论文; 故障论文; 输电线论文; 《电力设备》2017年第28期论文;