高压输电线路的防雷保护及其绝缘配合探究

    李艳飞

    

    摘 要：电力工程施工过程中，输电线路施工是一个重点，雷电是高压输电线路面临的主要危害之一。文章对高压输电线路防雷保护以及绝缘措施进行分析和探讨，旨在提高高压输电线路运行安全性和可靠性。

    关键词：高压输电线路；防雷保护；绝缘保护

    高压输电线路架设是电力工程施工过程中的重点，随着输电线路覆盖范围越来越广泛，输电线路施工过程中的难点也越来越大，输电线路生产任务繁重、施工人员流动性大、施工操作危险性高，因此，在输电线路施工过程中，加强输电线路施工阶段的质量和安全管理至关重要。高压输电线路对于电力稳定运行具有十分重要的意义，高压输电线路很容易受到雷击灾害。据统计，我国高压输电线路跳闸事故中大约有40%～70%都是由于雷击造成的，雷击跳闸对整个电网的正常运行有很大影响，会增加天路的检修难度，同时，在雷击事故中雷电波还会沿着电路侵入到变电站或者发电厂，导致变电站或者发电厂的各种设备、线路被烧毁，使得停电故障范围进一步扩大[1]。由此可见，对高压输电线路进行防雷保护是输电线路稳定运行的关键，更是确保整个电网安全运行的重要基础。

    1 雷电对高压输电线路的危害

    雷电是一种比较常见的自然现象，对人们的生产生活有较大的影响，高压输电线路一般都是暴露在野外的，线路安全是电网安全运行的基础和前提，高压输电线路很容易受到雷电危害的影响。高压输电线路最容易受到雷击的区域包括山顶、风口、河谷、峡谷、潮湿盆地、导电性矿物质集中处等，在高压输电线路架设过程中，应该要尽量避开这些区域，如果不能避开，则应该要加强防雷保护。雷电灾害主要有以下几个方面[2]。

    1.1 直击雷危害

    直击雷指的是对高压输电线路造成直接电击现象的雷电灾害，例如雷电直接击中杆塔、导线所引起的过电压，就叫作直击雷过电压。以雷电直击杆塔为例，雷电击中杆塔之后，雷电流急剧上升，使得塔顶对地电位突然变得很大，同时，杆塔顶部与导线之间的电位差值也会变大，还伴随出现闪络现象，使得杆塔顶部与导线之间的连通性变差，甚至是中断。直击导线也是一种十分严重的雷电危害，对导线产生危害是由于导线并没有安全避雷线，因此遇到雷电天气的时候，过电压会直接进入导线，产生较大的危害。

    1.2 感应雷危害

    感应雷危害是高压输电线路遭遇较多的雷电灾害类型，当雷云经过高压输电线路附近时，雷电放电过程中，会形成电磁感应，这些电磁感应会传到地下，这种雷击过电压一般对35 kV以下的电路产生的危害更加严重，对高压输电线路造成的危害不是很严重。

    1.3 雷电冲击波的危害

    雷电冲击波是一种突发的高压冲击波，会对高压输电线路产生影响，由于突发的高压冲击，很多高压输电线路都不能承受这些高电压，因此导致线路被破坏，对整个电网的正常运行产生十分严重的危害。

    2 高压输电线路防雷保护措施

    2.1 安装线路避雷器

    安装线路避雷器是高压输电线路防雷的常见措施，其防雷作用十分显著，安装在高压输电线路或者杆塔上，能够将雷电流通过避雷针传入地下或者相邻杆塔，从而将雷电流引向一个更加广阔的地方，防止雷电集中在某个部位对线路造成危害。在某些情况下，雷电流过大超过安全阈值之后，避雷器就会对雷电流进行分流，将其中大部分引向导线，并且传到相邻杆塔中，减轻雷电流对击中杆塔的过电压危害。另外，在雷击电流被引向导线的过程中，导线之间的电磁感应会作用在导线和避雷线上，产生耦合分量，从而使得导线电位上升，降低导线和杆塔之间的电位差，从而使得绝缘子串的闪络现象被消除，也降低了跳闸的可能性。线路避雷器安装示意如图1所示。

    2.2 架设避雷线

    避雷线是防雷保护的基本措施，在高压输电线路施工过程中，架设避雷线能够实现对雷电的及时防护，架设避雷线最明显的作用就是对雷电直击导线危害进行防护，需要注意的是，在架设避雷线的时候要尽量减小避雷线对导线的保护角。另外，避雷线可以降低塔顶点位，减少闪络次数，从而降低线路绝缘子串的电压，降低导线的感应电压，从而起到对导线的屏蔽作用。架设避雷线的防雷效果十分显著，输电线路的电压越高，架设避雷线的防雷效果越好。

    2.3 安装闸自动重合装置

    当遇到雷电灾害时，累计电压过大超过输电线路的防御极限的时候，输电线路一般会自动跳闸，从而防止更严重的危害。输电线路跳闸带来的危害十分严重，为了减少跳闸带来的损失，必须要安装自动重合闸的装置，当遇到跳闸危害的时候能够自动恢复供电，这种措施在雷击事故控制过程中也比较常见，应用十分广泛。

    2.4 降低杆塔接地电阻

    输电线路杆塔是输电网络建设的主要基础设施，杆塔的接地电阻与高压输电线路的安全性有十分紧密的联系，如果杆塔的接地电阻过大，当高压输电线路遭受雷击的时候，杆塔顶部的电位上升，一旦杆塔电位与下路之间的电位差超过一定阈值，就很有可能会出现闪络现象，从而引起线路跳闸。相反，如果杆塔的接地电阻适当，则遭受雷击的时候大部分电流会进入地下，使得雷电流被分散，从而保证线路运行的安全性。由此可见，在输电线路建设过程中应该要降低杆塔的接地电阻，提高高压输电线路的耐雷水平、降低其跳闸率。杆塔的电阻率除了与电阻设备有关之外，还与土壤的电阻率有紧密联系，因此，在输电线路杆塔设计过程中，应该要尽量避开高山、石头较多的地区，但是我国的山地地形较多，在铺设电路的时候，很多复杂的地形是无法避免的，因此可以采取增加杆塔的埋设深度、增加杆塔的垂直地级等方法来改变杆塔的电阻率。

    2.5 架设耦合地线

    耦合地线指的是在原有导线的下方或者附近铺设另外一条心的地线，对雷击电流进行分流的过程，当杆塔的电压无法降低的时候就可以采用这种方法进行处理。架设耦合地线的作用主要体现在两个方面：（1）可以将其导线与避雷线之间的耦合反应，来降低雷电造成的反击电压和感应电压；（2）可以增加杆塔在雷击情况下向临近杆塔分散雷击电流的能力。通过实践证明，在输电线路附近敷设耦合地线，对于山区的高压输电线路十分适用，可以降低雷击造成的跳闸率。

    3 高压输电线路的绝缘配合

    绝缘配合也是减少雷击危害的重要措施，指的是根据设备以及周围的环境，选择设备的电气绝缘性能的过程，目的是为了提高设备的绝缘水平。高压输电线路的绝缘配合主要有几种，分别是导线对杆塔、导线对避雷线、导线对地，以及不同极导线之间的绝缘选择和相互配合。在绝缘配合过程中，开展线路设计时必须要考虑几个方面的问题：（1）如果是导线对杆塔的绝缘配合，要按照正常运行电压、内过电压、外过电压来确定绝缘子的型号、绝缘子片数以及在相应条件下导线对杆塔的气隙距离。（2）导线对避雷线的绝缘配合设计时，一般按照雷电过电压来确定档距中央导线与避雷线之间的气隙距离。（3）导线对地的绝缘配合设计，一般要根据操作过电压及雷电过电压的要求，来确定导线对地的间隔距离。（4）不同相导线之间的绝缘配合设计，一般要按正常运行电压和导线振荡情况来确定不同导线之间的最小间隔距离[3]。

    4 结语

    输电线路建设是电力工程施工过程中的重点，输电线路很容易遭受雷击危害，在高压输电线路施工过程中，要加强防雷保护，提高输电线路的防雷水平，同时要做好绝缘配合，提高电气设备绝缘性能，最終提高输电线路运行的安全性。

    [参考文献]

    [1]吴水清.高压输电线路的防雷保护及其绝缘配合探讨[J].科学之友，2013（10）：41-42.

    [2]梁荣振.高压输电线路的防雷保护及其绝缘配合探讨[J].现代制造，2011（9）：41-42.

    [3]曾玉杰，芦程.高压输电线路防雷保护及措施探讨[J].大科技：科技天地，2011（19）：251-252.