防雷技术在输电线路设计中的应用探讨.pdf

2023.01电子乐园103Electrical voltage 电气电压1 雷电灾害对输电线路造成的危害影响分析1.1 雷电自身的高效应危害影响当前，针对输电线路的安装过程，安装的质量直接影响到电力运输网路是否能够稳定的运行，并对后期的服务质量也产生着最为直接的影响。在雷电天气之中，雷电电流与输电线路的接触时常会产生高热效应，受到该效应的影响就会出现巨大的电流，该区域范围内的输电线路就会受到电流的影响，对输电线路造成过高的负荷，以至于一瞬间产生非常高的热能，从而融化该部位输电线路的电线，在一些情况之下，甚至还会产生输电线路燃烧的情况。1.2 雷电带来的电磁场危害影响在 2022 年自然灾害发生率统计之中，雷电灾害发生率依旧稳居高位，为社会发展和运转造成了一系列的经济损失，并时常危及人们的生命安全。在输电线路运行服务事故之中，雷电灾害的发生频率始终保持在较高的阈值，通常雷电灾害的形成过程中，会产生较为强大的电磁场，一旦线路被击中，该部分的电磁场会不断地扩大，致使电流运行状态紊乱，并在很大程度上破坏电压，使电线出现烧断阻碍送电的情况。1.3 雷电附带的高压效应危害影响众所周知，雷电的形成是通过云层挤压碰撞而产生的，其时长是一瞬间的，这也是高压形成的原因。通过一系列的数据统计和计算分析不难发现，在雷电形成的一瞬间，电压往往能够达到十几万伏特以上。对于送电线路而言，这种高压带来的影响是非常严重的。由于高压带有大量的电能，在击中送电线路的时候，会通过送电线路的传输，对线路所连接的所有电气设备造成各种程度上的影响。2 输电线路会受到雷电影响的原因分析2.1 地理环境影响因素在与当前的输电线路设计现状进行结合分析时，不难发现当前在对输电线路进行设计时，并没有过多的关注地理环境因素在其中的影响，这就造成了雷电灾害的隐患。我国部分省份呈现出多山地丘陵的地理特征，在这些省份之中的山区地带，是雷电灾害发生的显著地区，也是地理环境影响因素的重要表现。相之于平原地区和盆地地区，山区的地形起伏程度比较明显，同时气流活动在其中的发生频率也相对比较高，森林的整个覆盖面积也比较广，这就为雷电接触创造了条件。并且，由于山区地区蕴含的水蒸气较多，水汽遇到山地会沿山坡抬升，气温下降，水汽遇冷凝结容易形成地形雨；山地丘陵地区又由于地势原因，广泛受到我国季风气候的影响，使得季风雨较为显著。在这样的地理条件下，这很容易引发雷雨天气。因此，在针对输电线路进行设计时，不可避免地会受到自然气候条件的影响，使山地和丘陵地区充电线路更容易遭到雷电的破坏。防雷技术在输电线路设计中的应用探讨文/卓昭俊摘 要：雷电具有高电压，高电流的特点，对于输电线路工作的正常状态有着十分巨大的危害。在当前各行各业快速发展的背景下，社会运转过程中的用电需求也在不断地提升，这就对电力事业发展的服务质量提出了更高的要求。为了保证电力系统在运行过程中的稳定性和安全性，就必须考虑到雷电对电力运输造成的风险隐患，以规范标准的电力运输设计实现电力网路的正常运行。因此，防雷科技与电路运输的结合，已然成为电力运输事业发展的重要话题，本文也将针对防雷技术在输电线路设计中的应用进行探讨，旨在促进电力运输网路运行的安全性，推动当代电力事业的发展与前进。关键词：防雷技术；输电线路；电力事业；危害影响；实施的对策电子乐园2023.01104电气电压 Electrical voltage2.2 线路杆塔的高度影响通过对雷击的形成以及雷电的运动轨迹进行分析，不难发现，一旦发生雷击的情况，大地就需要承受感应电荷与雷云中的电荷。在这一过程之中，由于电线杆塔的高度过高，很容易接触到雷电，雷云中的电压会通过线路杆塔的顶端进行传导，实现对放电通道的构建，最终将电流发送到大地。但对于大地而言，由于过小的土壤阻电率不具备承受高压的荷载能力，就很容易反射雷电，而线路杆塔就像电路图中的电阻元件，在受到高压电流的时候就很容易出现击穿现象，从而造成雷电破坏对送电线路的破坏。所以在针对该问题进行分析时，需要在对线路杆塔进行设置时，就对其中的部分问题进行提前的控制。因此，就必须确保杆塔的电流和电感程度能够得到有效增加，从而减少雷雨天气对送电线路的影响。3 输电线路防雷设计的意义3.1 输电线路的安全性是用电生活的基础保障输电线路是整个电力系统的主干部分，也是电力企业将电流送到千家万户的渠道，因此，只有送电线路的正常运行，才能够确保我国电网的稳定运转，保证人们的生产生活正常用电。例如：任何电路的终端都连接着相应的电器，包括人们生活之中不可缺少的电脑，冰箱，电视机，电灯，微波炉和电磁炉的生活电器。只有相关电路的稳定运行，才能将正常的电流输送在各个设备，满足人们的生产生活需求。因此，输电线路的安全运行是电力系统的中心任务所在，进行防雷设计能够在很大程度上确保送电线路的安全，避免雷电破坏造成送电线路功能的故障，从而满足广大人民生产生活中的用电需求。雷电灾害致使而输电线路处于不安全状态，则会产生区域性断电影响，左右当代生活的开展。3.2 防雷处理是输电线路的安全的重要课题我国的国土面积十分广阔，各类地理环境繁多，地貌特征明显，很多地方由于特定的地理因素使得煤电活动较为频繁。据我国电力系统故障统计报告指出，雷电事故在所有事故总量中占有巨大的比例，不仅破坏了输电线路的正常充电功能，对人民生活产生了巨大的影响，还在很大程度上对电力企业的正常运营带来了困难，一方面造成了电力服务质量的下降，另一方面造成了运营成本的增加，使得输电线路维修成本的提升，例如：2021 年 7 月 24 日，确保及时输送电，呼中区人民政府请示大兴安岭地区应急管理局，申请驻防在呼中区内的 M-26 直升机巡航，全力查找线路故障。并增派国网大兴安岭供电公司输电运检中心和呼中区、新林区输电运检中心职工共计 35 人，5 台抢修车辆持援。因此，雷电灾害对输电线路影响归根结底就是设备绝缘的损坏和安全供电的隐患。因此，减少输电线路的雷害事故，是电力输送的重点保障方面，也是生产生活送电安全的重要措施，已然成为输电线路的安全的重要课题。4 防雷技术在输电线路设计中的应用实施的对策4.1 科学布置输电线路从上文地理环境因素可以看出，雷电灾害对输电线路的影响和区域地理特征有着十分紧密的联系，因此，针对各个输电网络区域输电线路设计过程中，必须考虑到相关地质条件，地理环境，地貌特征，以及区域性气候特点等自然因素，设计相应的指标可能，通过指标预值进行综合计算分析，尽量避开多发去雷电区域的线路布置，制定相应的绕行布置计划，从而减少雷电灾害对输电线路影响的概率，以此增强输电线路正常运行的可靠性。根据实践归纳可知，雷击多发区域可分为以下几类：第一类型为地下水位相对较高的区域，该类型区域通常会含有众多导电性的矿物质，当云层碰撞产生雷电的时候，极易吸引电流，形成雷击，从而造成高发现区域雷电天气；第二类型为山区风口处及顺风向的河谷区域。山谷走向与风向一致，风口或顺风的河谷容易受雷击，是由于在大气对流活动中顺风向河谷区域更容易产生强风，而河谷地带是收到河流的影响，无遮挡物，或者遮挡物较少，这就使气流带动电离子的运动，从而形成区域性的雷电天气，因此，该类型区域常有雷锋雨的袭击；第三类型为地质电阻率极易发生改变的地区，或者土质电阻率相对较低的地区，如山坡断层地带、山谷地区、农田等。由于土壤电阻率的相对值越小，就越有利于电荷很快聚集的原因，该类型地区由于土壤阻电率的减小，就容易引起区域性雷电灾害；第四类型为土质相对较好、植被覆盖率较高的地区，如树林。由于树林具有一定的高度，就很容易形成雷电的导体，从而产生多发性雷电灾害区域。4.2 科学配置线路避雷器虽然当前输电线路具有一定的耐雷水平，电力企业通常都会在输电线路设计过程中搭设相关的避雷线，在一定程度上起到了防雷避雷的效果，但是，由于雷电灾害的突发性和破坏性，建立企业为保障输电线路的安全还应该配置避雷器装置。例如：在输电线路中，将绝缘氧化锌避雷串并联在线路绝缘子上，用以分散雷电流，使击穿电压小于绝缘子串的闪络电压，从而保证输电线路电压始终处于安全范围，防止因绝缘导线产生过电压而引发雷击故障。除此之外，电力企业还可以通过三合一或二合一信号防雷器的科学应用对当代防雷系统进行有序的设计，这样一来就可以有效地对模拟2023.01电子乐园105Electrical voltage 电气电压信号线路、电源、同轴信号等进行雷电灾害的防护。根据当前的操作实践来说，电力企业应保证防雷器 PE 端良好接地，做好日常检查与维修工作。从该方案的物理性质可以看出，该方案更加适用于各类由于地理环境因素影响造成了雷电灾害高发送电线路区域，例如：水位相对较高的区域，山区风口处及顺风向的河谷区域，地质电阻率极易发生改变的地区以及土质相对较好、植被覆盖率较高的地区等。4.3 科学搭设避雷线虽然变了现在当前输电线路雷电灾害防护中的应用十分广泛，对输电线路的保护效果也尤为明显，具有防雷效率高、分流、耦合、屏蔽等作用，但是，从避雷线搭设的实践结果可以看出，避雷线对雷电灾害的防护功效，在很大程度上受到科学搭设规范的影响，只有科学规范的搭设，才能够确保避雷线发挥良好的必然功能。从避雷线防雷功效进行分析可以知道：分流作用是指避雷线能够减少铁塔的雷电流，以使塔顶的电位降低，减轻雷击破坏程度；耦合作用是指通过耦合导线降低输电线路中绝缘子的电压；屏蔽作用是指直接降低雷击后产生的感应过电压。因此，根据输电线路的电压级别选择避雷线，20kV 的输电线路不需要装设避雷线，200kV 以上的输电线路需要全程搭设避雷线，500kV 的高压线应当搭设两个避雷线，以提高避雷线的屏蔽功能。除此之外，为了确保避雷线对雷电灾害的应对功能，进行避雷线设计的过程中，一定要保证避雷线能够正常接地，构建完整个接地回路，将电流引入大地避免危险。并且，还需要保证两个避雷线之间设置一个间隙。4.4 架设耦合地线由于输电线路所经过的一些特殊区域，会存在避雷线无法架设的情况。在无法实现降低接地电阻的情况下，可在导线的周围或下方敷设一条底线，以使雷电流可以分流，降低绝缘子串两端的感应程度，减小反击电压间的分量。通过架设耦合地线，能降低雷击时电力系统的跳闸率。4.5 有效应用自动重合闸技术在当前防雷技术应用在输电线路防护在众多体现之中，自动重合闸技术有着十分显著的防雷效果。这种装置在实际应用过程中，可以有效地防止输电线路停运的情况，在输电线路防雷保护中具有高可靠度，对当代电力事业的服务提供了重要的安全保障。通常，在进行自动合闸装置安装的时候，可根据电路故障实际情况，通过自动合闸进行线路保护，实现线路故障影响的有效控制，这样一来，就可以在出现雷电灾害的时候对输电线路进行保护，从而有效将防雷技术应用于输电线路之中。4.6 减小接地电阻在防雷技术的应用之中，可以根据土壤电阻值对雷电的特性，进行相应的防雷技术。因此，可以通过以下两个方面进行土壤里接地电阻值的减小。第一，用爆破方法。在输电线路防雷技术领域这个技术属于新兴技术，通过对一定范围内的土壤进行爆破工作，将电阻率很小的物质压到地下，进而改变土质的导电性能，有效防止反射电流对线路杆塔的破坏。第二，用降阻剂。将它放在铁塔的周围，让被包裹的电解质、水等进入到土地里，进而实现减小土地电阻的目的，这样一来，就能够增强接地导电性能。4.7 加强防护设备的检查电力企业在进行新架设的输电线路工程时，必须做好工程质量的把控，并加强线路的验收工作，对接地体埋深进行检查，确保其符合规程要求，确保耐雷性能达标，并对相关避雷线接地进行检查，确保接地体和接地下引线两者之间电气连接安全可靠。在日常巡查检修工作之中，提高对避雷器和避雷线的维保与重视，发现性能下降或是损坏的情况，及时更换与维修，从而确保相关避雷设备在输电线路应用中的可靠性。5 结束语当代社会的发展和运转已然离不开电力能源的供应与支持，只有充足的电力能源才能够保证我们的生产生活正常开展。因此，对于电力企业而言，就需要针对雷电灾害进行相应的措施，做好输电线路防雷管控工作。当前，虽然防雷技术已然应用于输电线路的运行保障之中，大幅度提升了输电线路送电服务的可靠性，但是，由于引发雷电灾害的因素众多，防雷技术在输电线路中的应用还需根据具体情况进行甄别，这样才能够发挥最为有效的防雷功效，推动当代电力事业的发展。本文通过研究分析防雷技术在输电线路设计中的应用进行探讨，提出了相应的对策，旨在提高电力领域的防雷效用。参考文献：1 邱建必.浅析高压输电线路防雷措施及运维J.通讯世界,2020(2):180181.2 魏琳琳.建筑物防雷接地装置电阻值检测研究J.电脑知识与技术,2020(4):250251.作者单位：安徽电信规划设计有限责任公司