输电线路雷电防护策略研究_马宁.pdf

照明电气 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明192输电线路雷电防护策略研究马 宁1，陈 歆2，吴 波21.义乌市气象防灾减灾中心，浙江 金华 3220002.义乌市气象局，浙江 金华 322000摘要：雷电天气是自然界中最常见的一种天气现象，雷击事故对输电线路造成的危害很大。文章首先分析输电线路雷电防护的意义，然后结合雷击事故原因，探讨具体的雷电防护策略。希望通过文章的研究，能够减少雷电事故对输电线路所造成的影响，为加强区域性雷电防护提供一些参考，不断提高我国的用电安全水平。关键词：输电线路；雷电预防；用电安全分类号：TM8630引言近年来，我国输电线路大规模施工建设，输电线路受到雷击事故影响的概率也越来越高。尤其是在一些雷电事故频发的区域，雷击事故对输电线路所造成的伤害也越来越大，严重影响了区域内的供电能力和用电安全。在当今基础设施建设水平不断提高的基础上，要提高对雷击事故的重视程度，应用不同的防雷策略，减少雷电事故对输电所造成的影响。1输电线路雷电事故的危害据国家电网的统计，仅 2004 年一年，输电线路共计跳闸 1 189 次，其中由雷击事故造成的跳闸高达419 次，这也就意味着由于雷击造成的跳闸的次数已经超过跳闸总次数的 35%，要提高对雷击事故的重视程度1。2005 年 4 月 21 日，位于我国重庆市的化工企业由于雷击事故造成了 19 人死亡、12 人受伤的重大影响；2007 年 7 月 12 日，在我国重庆市，由于雷击事故导致三江镇重庆华浩冶炼有限公司粉末厂铜粉车间的变压器着火，造成了近千万元的经济财产损失。结合以上真实案例可知，雷击事故对输电线路运行安全会产生严重的威胁，而且，雷击事故一旦产生，将会导致大量的经济财产损失，也会对区域内人员的生命安全造成巨大威胁。在日常生活中，一定要提高对雷击事故的重视程度，减少雷击事故的发生概率。对于一些雷电活动较频繁的区域，要采取针对性的防雷策略，不断提高输电线路的防雷水平，只有这样，才能控制雷击事故所造成的经济财产损失，这也是保证我国输电线路安全运行的重要方式之一。2输电线路雷电防护意义2.1 保证供电系统安全运行输电线路是广泛分布于自然环境中的重要基础设施，会受到自然环境的影响。雷电作为重要天气类型的一种，广泛发生于输电线路的运行环境，雷击会影响输电线路的整体运行安全。输电线路是保证用户正常用电的重要基础设施之一，与供电系统有着直接关系。输电线路在运行过程中如果遭到雷击，轻则导致电线断裂，重则导致杆塔倒塌，相关区域内的供电系统输电必将受到影响。雷电会影响供电系统的安全运行，要在输电线路内采取防雷策略，增加防雷设备，不断提高供电系统的安全运行能力。2.2 保证输电设备安全如果输电线路遭受雷击，很可能会在短时间内出现高压现象，而输电线路在敷设时已经设定了额定功率，如果线路内出现短时间的高压，会超过输电设备的额定功率，输电线路内所有输电设备都会受到影响，甚至会出现高压跳闸等问题，这会对输电设备的安全产生严重影响2。我国的很多雷击事故都是短时间内输电线路中电压过高导致，输电设备无法承受较高的电压，导致发生设备跳闸或着火等问题。一旦设备着火，在短时间内无法灭火，这会对线路内其他设备造成影响。例如，一些大型企业在日常生产加工过程中对电能的需求量较高，经常会使用大型供电设备以保证企业的正常供作者简介：马宁，男，本科，工程师，研究方向为防雷减灾。文章编号：2096-9317（2023）01-0192-03光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 照明电气193电。一旦这些企业的输电线路遭受雷击，很可能会在短时间内造成线路高压问题，对大型供电设备的运行造成影响，严重时会造成设备着火、爆炸等问题。如果在影响区域内有其他大型工厂或者加工企业，也会对这些工厂和企业产生连带影响。在输电线路运行维护过程中，要提高对雷电防护的重视程度，保护输电设备的安全，减少雷击事故对设备运行造成的影响。需要不断提高我国输电设备的安全运行能力，这样才能降低维护成本，不断提高我国的供电能力。2.3 减少经济损失输电线路在日常使用过程中需要承担输电功能，一旦遭受雷击，会导致输电线路断裂，短时间内的供电必将受到影响，使用户的用电需求和区域内的用电安全无法得到保障。即使雷击事故没有造成区域内的经济财产损失，也会对用户的生产能力和正常生活造成影响，雷击事故所带来的间接性经济损失是无法估量的。3输电线路雷击事故原因3.1 区域内雷电活动频繁分析我国雷击事故原因可以发现，区域内雷电活动频繁是雷击事故发生的主要原因之一。我国经济发展速度不断加快，为了保证经济均衡发展，在全国范围内加快了基础设施建设，输电线路也是重要的基础设施。不同区域的地形条件和气候条件不同，尤其是在我国长江中下游地区，雷电活动较频繁，在这些区域架设的输电线路经常会受到雷击事故的影响3。在我国长江中下游地区，输电线路分布较广泛，而且在该区域经济发展过程中，对电能的需求量较大，这导致长江中下游地区雷击事故发生概率较高。在对雷击事故进行防范的过程中，要充分考量区域内雷电活动特点，全面收集以往的雷电活动数据，不断提高输电线路的运行安全。3.2 输电线路设计不合理在我国输电线路架设的过程中，需要合理设计杆塔接地电阻，这主要是为了减少雷电事故对杆塔造成的影响。但是，我国很多的杆塔接地电阻经常会受到各种不良因素的影响，造成杆塔耐雷击能力大幅度下降。在设计输电线路的过程中，输电工作人员并没有重点关注这部分内容，这直接导致了接地电阻设计不合理的问题。在设计杆塔接地电阻的过程中，接地电阻测试仪是最主要的一种测量仪器，通过该测试仪，可以对接地电阻进行精准的数据测量。但是，在实际测量过程中，由于测量仪器的不稳定性和局限性，会造成接地电阻测量不准确的问题。此外，杆塔接地电阻会受到周围土壤环境的影响，如果周围土壤湿度过高或温度过高，会导致电阻率变化。通过调查可以得知，我国北方山区杆塔的电阻率一般为 1 000 4 000 m，而南方区域杆塔的电阻率可以高达 5 000 10 000 m，这都与区域内土壤条件不同有关4。即使是在同一个区域，下雨前和下雨后所测得的电阻数值也会存在一定差异。3.3 杆塔高度和间距设计不合理很多输电线路遭受雷击与杆塔高度设计不合理有着不可分割的关系。在设计输电线路的过程中，为了保证线路安全，通常会将杆塔高度设计得偏高，这样可以确保在实际使用过程中，不会有人员或者动物爬到杆塔上，但是也增加了输电线路遭受雷击事故影响的概率。此外，在输电线路杆塔设计过程中，如果杆塔之间的间距设计不合理，也会导致雷击事故发生概率提高。因此，在设计输电线路的过程中，一定要提高对杆塔设计的重视程度。塔格设计不仅包括杆塔高度的设计，还包括杆塔间距的设计，只有加强设计的合理性，才能降低输电线路实际使用过程中雷电事故发生的概率，保障输电线路的安全。4输电线路雷电防护策略近年来，随着我国经济发展速度的不断加快，输电线路的广泛架设成为主要的发展趋势。在雷电防护工作开展过程中，要以输电线路广泛架设为基础，深入探讨雷电防护策略。4.1 架设避雷线架设避雷线是输电线路架设过程中减少雷电事故发生概率的一种重要策略。雷击现象作为一种自然现象，其发生概率和发生位置无法全面控制。这也意味着，在对输电线路采取防雷策略时，只能通过主动防雷的方式，架设避雷线，以减少雷击发生时高压对输电线路产生的影响，从而将雷击事故的影响控制在可控范围内，这也是对雷击事故进行控制的一种重要方式。在雷击事故发生时，如果架设了避雷线，雷电只会击中避雷线，这样就可以利用杆塔中的金属和接地 照明电气 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明194线，将雷电导入到大地内，确保雷击事故发生之后，不会对正常的输电线路造成影响，也不会对线路输电能力产生危害。在对避雷线进行施工时，要控制施工角度，将导线和壁垒线之间的角度控制在 20 30之间。如果是电压超过 500 kV 的高压输电线路，避雷线的角度要控制在 15以内5。4.2 减少杆塔接地电阻很多输电线路之所以受到雷击事故的影响，是因为杆塔接地电阻过高6。在对输电线路开展雷电防护的过程中，减少杆塔接地电阻也是重要的防御策略。在应用减少杆塔接地电阻这种防御策略之前，一定要严格规范杆塔高度和杆塔间距，确保杆塔高度和杆塔间距都在正常范围之内，只有这样，才能应用减少杆塔接地电阻的方式防御雷电事故。应用控制杆塔接地电阻的方式，可以减少雷击事故中跳闸问题的发生概率，从而提高输电线路的防雷能力。在实际施工过程中，可以通过使用长效阻滞剂的方式，降低杆塔的接地电阻。在条件允许的情况下，也可以通过更换杆塔区域土壤的方式，来达到降低接地电阻的目的。但是，这种方式成本较高，而且应用效率也并不是很高，在实际应用过程中，要结合实际情况进行充分考量7。4.3 安装自动重合闸输电线路一旦遭遇雷击将会导致线路内部受损，绝缘子出现闪络现象，会对整个输电线路的输电能力产生严重威胁，甚至会影响到整个电力系统的正常运行8。在输电线路防雷工作中，可以通过安装自动重合闸的方式，减少雷击事故对输电线路所造成的影响。安装自动重合闸，可以将跳闸次数控制在可控的范围内，这样，即使输电线路遭受了雷击事故，也可以进行自动合闸，可以减少雷击事故对输电线路所造成的影响，也可以保证输电线路的正常运行9。在我国，输电线路较多，日常线路养护工作需要投入大量的人力物力成本，这对线路养护提出了更高的要求。在这样的背景下，必须应用自动化设备和自动化系统提高输电线路的安全能力，减少线路维护压力，保证设备的运行安全。4.4 应用新型防雷技术近年来，随着科技的进步，越来越多的新型技术和新型设备得到研发和应用。在输电线路防雷工作中，要重点关注新型的防雷技术和防雷设备。在设计安装输电线路的过程中，需要积极应用新型的防雷技术和防雷设备，这样可以不断提高输电线路的安全能力，降低雷电事故对输电线路所造成的影响。例如，针对同塔双回线路，可以采用绝缘防雷技术。在避雷器的选择过程中，也可以选择防雷效果更强的新型避雷器安装。在电力系统内部，需要与气象部门建立良好的沟通渠道，以提升输电线路防雷能力。近年来，随着人们气象观察能力的不断提高，雷电监测水平也得到了快速的进步。通过与气象部门的合作，可以对区域内的雷电发生概率和雷电影响范围进行全面监督，一旦区域内发生大规模雷电事故，电力系统的相关工作人员就可以制定针对性的策略。即使输电线路遭受了雷击事故，也可以由工作人员第一时间开展线路的维修养护工作，将雷击事故的影响范围控制在最小，减少雷击事故所带来的经济财产损失。在电力系统运行过程中，可以建立线路运行状态自动查询系统，对线路的运行情况、运行能力进行实时动态监督。一旦输电线路遭受雷击事故影响，可以通过该系统进行及时报警。5结束语综上所述，雷电事故是影响输电安全的重要原因，对我国用电安全产生了重要影响，对我国供电系统和输电设备的安全都造成了巨大威胁。一旦发生雷击事故，必将带来巨大的经济财产损失。在输电线路架设过程中，要分析区域内的雷电活动情况，通过安装自动重合闸、调整杆塔高度及减少杆塔接地电阻等方式，提高输电线路的雷电防护能力。参考文献1 李国宝.输电线路雷电灾害防御体系建设研究与应用J.山西电力,2019(4):22-25.2 陈辉荣,陈朝兴.10 kV配电线路防雷治理方法研究J.电瓷避雷器,2022(2):8-13.3 漆思怡,赵洪峰.线路杆塔的放射形接地体防雷特性优化与设计J.电网与清洁能源,2022,38(1):1-6.4 王巨丰,黄上师,王嬿蕾,等.架空线路用气体灭弧防雷发展综述J.高电压技术,2021,47(9):3189-3199.5 夏嘉鹏,杨浩.架空输电线路的防雷及运维措施J.光源与照明,2022(6):205-207.6 王建,廖兴万,林明建,等.山区输油站供电线路差异化防雷改造方案J.油气储运,2022,41(7):869-874.7 周荣.电力配电系统的防雷与接地技术分析J.光源与照明,2021(6):111-112.8 王震宇,孙正伟,王开白,等.输电线路二次自动重合闸方案的设计与验证J.电力系统保护与控制,2021,49(19):115-123.9 王超,洪潇,王林炎,等.基于分阶段求解的DG、BESS和自动重合闸选址定容综合优化J.电测与仪表,2022,59(3):100-107.