架空线路防雷设计

架空线路防雷设计

刘伟

新疆风电工程设计咨询有限责任公司新疆乌鲁木齐830000

摘要：现阶段，我国用电需求量不断增加，对用电质量也提出了更高的要求，架空供电线路的绝缘水平较低，电网结构复杂化，在设计和施工时线路未全部安装避雷线、线路避雷器等保护措施，在雷电天气时，极易造成供电线路跳闸。从架空供电线路的防雷、接地等方面进行探讨，分析雷击的原因和危害，提出相应的解决措施，从而提高架空供电线路的安全性能，进一步完善矿山电力系统运行的可靠性。

关键词：架空线路；避雷；措施

引言

电力系统的正常运行是保证人们正常生活用电的关键所在，而输电线路在整个电力系统中扮演者重要角色，承担着电能分配和运输的重要任务，是各发电厂、变电站间的重要连接。为此，本文首先就架空线路的故障进行分析，并提出相应的解决策略，希望能产生积极效应。

1架空线路雷电产生原因

闪电的产生原因是云带电，它是一个大的雷暴电荷云的积累。通常情况下，大气层中湿热气流上升，从而导致稀薄的空气向下冷凝，而上升的湿热气流强烈地穿过云层时会打裂水滴，导致其充电，水磨稍带负电荷。在这种情况下，风向上吹起时，就会产生一些带正电的局部区域。相关数据表明，一般云上部会产生正电荷，下部产生负电荷，而中间则是正电荷和负电荷的混合区。实际上，闪电雷雨云可产生的最大电场强度达到了3．4kV/cm，雷云平均电场强度达到了1．5kV/cm，在放电阶段雷云主要包括主放电和先导放电两个阶段。在雷雨天气，如果未按照要求做好防雷击措施，将会诱发输电线路出现跳闸故障，从而对输电线路的正常运行产生不利影响。

2架空线路综合防雷技术的重要性

首先要进一步了解雷电是由什么造成的，同时对其产生过程进行深入研究，彻底地避免雷击线路的情况发生。错综复杂的雷电产生过程，通常是由于受到气流的冲击力和大气中的水汽和寒流相遇而造成的。正负电荷在受到冲击时会吸附于一些水滴上，另一方面，一些带有负电荷的水滴也可能在气流的作用下形成雷雨天气，通常情况下，雷雨云在天空中会与之相撞彼此之后，他们会释放一些电荷，这样就会导致形成了我们所见的雷电。雷电产生的电流值非常高，一般发射出来的电压数值可以达到几千伏，最高温度达到两千摄氏度，虽然这样，但它的放电时间非常短，在这么短的时间内只有几微秒的时间，放出这么多，所以电压，以便使空气中的雷电云发生急剧变化，会出现通货膨胀。与此同时，还伴随着强光和巨响的产生。

3架空线路运行中存在的主要问题

线路受到雷击的几率较高，在雷电流所产生的热效应以及机械力作用下，架空线路容易发生闪络，进而对供电系统造成严重的破坏，影响其正常运行。雷击有直击雷击、感应雷击等。线路遭受雷击的状况有以下三种：a.直击雷，雷电直接击在导线上，产生直击雷过电压；b.感应雷，雷电击在避雷线上，再反击到输电线上；c.雷电击在杆塔上，在供电线路上产生感应过电压。无论是直击雷或是感应雷，轻则造成线路绝缘瓷瓶闪络，从而导致线路单相接地故障，重则造成绝缘瓷瓶炸裂、击穿、线路断线等事故，致使线路长时间的停电，严重影响系统的安全性与稳定性。

4架空线路综合防雷措施

4.1绝缘体

为了有效的避免雷击灾害的影响，减低架空线路的所遭受雷击的概率，杆塔等部位的建造材质可以选取合适的绝缘体。由于高压架空线路的特殊性，支撑线路的杆塔都较高，因此遭到雷击的概率便急剧提升，因此在塔顶的位置可以选用一些绝缘体进行线路绝缘，同时也可以设置绝缘子串片来提升线路的绝缘效果。

4.2合理安装避雷线

就防雷线来说，其最为关键的防雷核心应该是冲击系数。冲击系数就是配电线路和避雷线所具有的关联，配电线路已经做好了相关的绝缘处理，在这样的背景下，雷击能够造成的感应电压要远远低于避雷线，换言之，避雷线可以很有效的将电压分担到自身，避免了绝缘导线遭受破坏的情况，所以我们说避雷线可以起到非常好的保护作用。通常而言，避雷线的防雷效果与一般的防雷措施比较来看，防雷效果要更好一些。然而，避雷线相对来说较复杂，需要花费比一般防雷措施更多的成本，而且其对于应用区域的要求也非常高，如果地理位置过于狭小，则防雷效果也会大打折扣，甚至还有一定概率产生相反效果，所以在进行具体应用时，应要特别注意。

4.3降低接地电阻

感应雷是造成线路雷击跳闸的主要因素，针对此问题可以降低接地电阻促进雷电流冲击波高效泄放，以此避免雷电流冲击波对配电设备的损坏和影响。降低接地电阻，能够降低雷击对杆塔的电位降低，从而预防雷电流冲击波反击线路。降低接地电阻主要有两种方法：（1）水平接地体，选用防腐的接地装置或对原接地装置进行防腐处理，从而延长接地网使用寿命；（2）通过大量的实践证实，把高效膨润土防腐剂添加到水平接地体周围，能够实现杆塔降低接地电阻的效果。

4.4加装线路避雷器

避雷器是用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间和限制续流幅值的一种重要防护电器，因此，也可以将其运用于高压架空输电线路，增强其防雷效果。避雷器主要有3种类型：①管型避雷器。具有较高熄弧能力的保护间隙，由两个串联间隙组成，一个间隙在大气中，称为外间隙，它的任务就是隔离工作电压，避免产气管被流经管子的工频泄漏电流所烧坏；另一个装设在气管内，称为内间隙或者灭弧间隙，管型避雷器的灭弧能力与工频续流的大小有关，它大多用在供电线路上作避雷保护。②阀型避雷器。由火花间隙及阀片电阻组成，阀片电阻的制作材料是特种碳化硅。利用碳化硅制作的发片电阻可以有效地防止雷电和高电压，对设备进行保护。当有雷电高电压时，火花间隙被击穿，阀片电阻的电阻值下降，将雷电流引入大地，这就保护了线缆或电气设备免受雷电流的危害。③氧化锌避雷器。它是一种保护性能优越、质量轻、耐污秽、性能稳定的避雷设备。它主要利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小，当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的目的。这种避雷器与传统避雷器的差异是没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。因此，可以针对不同的情况选择不同的避雷器。

线路避雷设备一般都安装在高压输电线路上，当自然雷击现象出现时，雷电流会通过避雷设备自行流入地线及杆塔上，再通过导线分散到附近的杆塔上，以达到避雷效果。要确保雷电流正确流入输电导线，就需要适时提高导线电位，这就需要合理利用电流分流的耦合作用，还能够有效地避免绝缘子闪络事故的发生，因此，安装有高压输电线路避雷装置的线路损毁度小，并且还可以有效减少线路维修费以及相应的人力、资金。

结语

架空配电线路作为供电系统的重要部分，直接影响到人们的日常生活。在设计架空配电线路时，应保证安全性的原则，根据当地的实际情况，在考察地形地质等因素后，设计出最适宜的防雷方案，通过加装避雷装置等有效措施减少雷击事故的发生。无论是平原地带还是山区地带，配电线路的架设都要做好防雷设计，给供电系统提供一个安全的运行环境。

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