论文部分内容阅读
[摘 要]当代社会经济飞速发展，随着社会用电需求量的加大，对供电系统安全性和稳定性的要求越来越高。高压输电线路在整个供电系统中占有重要的地位，其运行的稳定性和安全性将会直接影响供电系统的正常运行。文章结合高压输电线路运行的实际情况，分析了提高高压输电线路防雷水平的措施，以期为相关工作者提供借鉴。
[关键词]高压输电线路；防雷措施；供电系统
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0283-01
高压输电线路是电力能源传输的媒介，它是电网安全运行与分配的重要组成部分，输电线路的稳定运行對于电力系统至关重要。如果输电线路的电压等级提高，对应的塔杆高度和线路尺寸逐步增加，使得输电线路越来越容易受到自然灾害的影响，尤其是雷击现象。在我国因雷击导致的线路跳闸占比为35%以上，在日本为50%以上，美国和俄罗斯均达到60%。因此如何防范雷击对输电线路的影响对于提高电力系统的稳定性具有重要意义，本文就此展开论述。
一、雷击放电过程
带电荷的雷云是造成雷击放电的主要因素。雷云是由强大的潮热气流上升到稀薄的大气层冷凝形成的。当穿越云层时，水滴被撞击分裂，其中分裂出的水沫带负电，质量较轻，上升至云层上端形成带负电的雷云。其余的水滴带正电，凝聚成雨。雷云会在地面上感应出大量的正电荷，产生强大的电场，电厂内部的电位差较大时可以达到几十兆伏。若带有强大场强的雷云继续扩大运动，当雷云覆盖区域内的空间电场强度大于常规情况下大气游离放电的临界电场强度值时，就在云间产生强烈的火花放电。最大可产生几百千安的瞬间电流，并伴随着强烈的光合热，形成闪电雷鸣。
二、高压输电线路雷击事故发生的原因
在输电线路正常运行的过程中，在各种因素的影响下会出现雷击跳闸事故。目前来说，我国高压输电线路出现雷击跳闸事故的概率是比较高的。雷击跳闸事故的出现会直接影响到高压输电线路的运行。在人们对电能依赖性越来越高的今天，如果出现雷击跳闸事故，将会直接影响到人们的正常生活。下面将具体分析导致高压输电线路雷击事故发生的原因。
（一）高压输电线路使用的杆塔没有做好接地工作
正如上文所述，导致雷击事故发生的原因是雷电击中了输电线或者是输电线周围的空地，导致过电压现象的发生。大量的研究显示，雷电过电压事故发生的概率和杆塔接地装置有一定的关系。如果杆塔接地电阻的阻值过高，则会影响到高压输电线路的防雷水平。
（二）高压输电线路的绝缘配置不足
在高压输电线路使用的过程中，绝缘配置不足是导致其安全性较低的一个重要因素。在高压输电线路运行的过程中，绝缘装置的主要用途是避免出现电流回流的现象。如果在高压输电线路运行的过程中，绝缘装置无法起到应有的作用，则会导致跳闸现象的发生，进而导致安全事故的发生。此外，如果高压输电线路的绝缘配置因老化而出现脱落的现象，会增加雷电打击事故发生的概率。而且相比于其他的安全事故来说，绝缘配置脱落的危险性更大，会造成较为严重的后果。
（三）高压输电线路使用的避雷针存在问题
在高压输电线路设计的过程中就应考虑到防雷问题，但如果在设计时忽略了杆塔的保护角，同样会增大闪络出现的次数，因为设计的杆塔保护角无法满足防雷的需要，进而影响了防雷的效果。因此，在高压输电线路设计时必须要重视避雷针的设计。但避雷针自身存在一定的局限性，在发生雷电打击事故时，无法有效保护高压输电线路。
三、影响高压输电线路防雷水平的因素
（一）杆塔的接地电阻
杆塔雷电冲击电位的高低和杆塔接地阻抗有一定的关系，高压输电线路耐雷水平随着杆塔接地电阻的增加而降低。在发生雷电打击事故时，避雷线和输电导线的波阻抗要比杆塔接地电阻的阻值大。因此大部分的雷电流都会流入到大地中，只有一小部分会流向附近的杆塔。
（二）线路档距
在发生雷电打击事故时，线路档距将会影响雷电波传播的时间。因为雷电波会沿着输电线路进行传播，在传播时线路档距决定传播的时间。在其他条件不变情况下，随着线路档距的增加，线路的耐雷水平也会增加。但当档距增加到一定程度以后，线路耐雷水平就不会再变化了。
（三）杆塔的高度
通常来说，随着杆塔高度的增加，线路的耐雷水平是降低的。这主要和两方面有关。一方面，在杆塔高度增加的同时，其引雷面积也是增加的，被雷电击中的概率大大增加；另一方面，在杆塔高度增加时，出现反击的概率增加，跳闸现象发生的概率也会增加。
四、提高高压输电线路防雷水平的措施
在解了输电线路防雷的影响因素后，可根据线路具体情况结合各影响因素，设计相应的防雷措施，具体如下：
（一）要加强对输电线路路径选择的重视
根据相关的研究显示，高压输电线路发生雷击事故是有一定规律的，并不是所有的路段都会发生雷击事故，雷击事故大都集中发生在某些路段上。这些容易发生雷击事故的路段被我们称之为易击区。如果在高压输电线路路径选择的过程中能避开易击区，将会大大降低雷击事故发生的概率。如果由于客观因素的影响无法避开易击区，在输电线路防雷设计时要对其进行重点保护，例如潮湿的盆地地区、雷暴走廊、土壤电阻率突变的地区等均属于易击区。
（二）设计安全输电路径
过往的经验表明，输电线路遭受雷击的区域往往集中于某些特定的路段。因此设计线路架设路径时，结合当地的具体情况合理地规避雷击区即可。一般的雷击区集中在山区风口及顺风的河谷，四周为潮湿的山区，土壤电阻率有突变的地带等处。
（三）架设避雷线架设
避雷线是线路防雷的基本措施，输电线路的电压值越高，效果越好；且该方法经济性比较有优势，是线路防雷的必备措施之一。主要功能体现在防止雷电直接击中输电线路、对雷电流进行分流、降低塔顶电位，降低导线上的感应电压。
（四）降低塔杆接地电阻值
降低塔杆接地电阻值对于增加线路的防雷水平也是一种行之有效的方法，一般搭配避雷线一起使用。当输电线路被雷击之后，能够大幅度降低雷电压。输电电压在110～500kV的耐雷水平与塔杆接地电阻值的关系如下表所示，根据具体的需求选择合适的阻值即可。目前常用的减低阻值的方法有：利用降阻剂，在接地极的周围辐射降阻剂；爆破接地技术，通过爆破技术将接地装置炸裂，然后用压力机将低电阻材料压入缝隙中，将整个电阻的电导率降下来；扩大接地面积；外引接地，选择地导电率的土壤外界一个接地。
五、结语
综上所述，高压输电线路出现雷击事故的概率较高，在用电需求量越来越高的今天，研究高压输电线路综合防雷措施是十分必要的。相关工作者要加强在相关方面的研究力度，针对具体的情况，选择合适的防雷措施，尽可能的减小雷击带来的危害，提高输电的安全性与可靠性。
参考文献
[1]曾德胜.高压输电线路综合防雷措施的研究与应用[J].中国战略新兴产业，2017（48）：120.
[2]胡志鹏.500kV输电线路运行中防雷技术[J].低碳世界，2016（08）：44-45.
[3]董彬.高压输电线路综合防雷措施分析[J].科技创新与应用，2016（03）：167.
[关键词]高压输电线路；防雷措施；供电系统
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0283-01
高压输电线路是电力能源传输的媒介，它是电网安全运行与分配的重要组成部分，输电线路的稳定运行對于电力系统至关重要。如果输电线路的电压等级提高，对应的塔杆高度和线路尺寸逐步增加，使得输电线路越来越容易受到自然灾害的影响，尤其是雷击现象。在我国因雷击导致的线路跳闸占比为35%以上，在日本为50%以上，美国和俄罗斯均达到60%。因此如何防范雷击对输电线路的影响对于提高电力系统的稳定性具有重要意义，本文就此展开论述。
一、雷击放电过程
带电荷的雷云是造成雷击放电的主要因素。雷云是由强大的潮热气流上升到稀薄的大气层冷凝形成的。当穿越云层时，水滴被撞击分裂，其中分裂出的水沫带负电，质量较轻，上升至云层上端形成带负电的雷云。其余的水滴带正电，凝聚成雨。雷云会在地面上感应出大量的正电荷，产生强大的电场，电厂内部的电位差较大时可以达到几十兆伏。若带有强大场强的雷云继续扩大运动，当雷云覆盖区域内的空间电场强度大于常规情况下大气游离放电的临界电场强度值时，就在云间产生强烈的火花放电。最大可产生几百千安的瞬间电流，并伴随着强烈的光合热，形成闪电雷鸣。
二、高压输电线路雷击事故发生的原因
在输电线路正常运行的过程中，在各种因素的影响下会出现雷击跳闸事故。目前来说，我国高压输电线路出现雷击跳闸事故的概率是比较高的。雷击跳闸事故的出现会直接影响到高压输电线路的运行。在人们对电能依赖性越来越高的今天，如果出现雷击跳闸事故，将会直接影响到人们的正常生活。下面将具体分析导致高压输电线路雷击事故发生的原因。
（一）高压输电线路使用的杆塔没有做好接地工作
正如上文所述，导致雷击事故发生的原因是雷电击中了输电线或者是输电线周围的空地，导致过电压现象的发生。大量的研究显示，雷电过电压事故发生的概率和杆塔接地装置有一定的关系。如果杆塔接地电阻的阻值过高，则会影响到高压输电线路的防雷水平。
（二）高压输电线路的绝缘配置不足
在高压输电线路使用的过程中，绝缘配置不足是导致其安全性较低的一个重要因素。在高压输电线路运行的过程中，绝缘装置的主要用途是避免出现电流回流的现象。如果在高压输电线路运行的过程中，绝缘装置无法起到应有的作用，则会导致跳闸现象的发生，进而导致安全事故的发生。此外，如果高压输电线路的绝缘配置因老化而出现脱落的现象，会增加雷电打击事故发生的概率。而且相比于其他的安全事故来说，绝缘配置脱落的危险性更大，会造成较为严重的后果。
（三）高压输电线路使用的避雷针存在问题
在高压输电线路设计的过程中就应考虑到防雷问题，但如果在设计时忽略了杆塔的保护角，同样会增大闪络出现的次数，因为设计的杆塔保护角无法满足防雷的需要，进而影响了防雷的效果。因此，在高压输电线路设计时必须要重视避雷针的设计。但避雷针自身存在一定的局限性，在发生雷电打击事故时，无法有效保护高压输电线路。
三、影响高压输电线路防雷水平的因素
（一）杆塔的接地电阻
杆塔雷电冲击电位的高低和杆塔接地阻抗有一定的关系，高压输电线路耐雷水平随着杆塔接地电阻的增加而降低。在发生雷电打击事故时，避雷线和输电导线的波阻抗要比杆塔接地电阻的阻值大。因此大部分的雷电流都会流入到大地中，只有一小部分会流向附近的杆塔。
（二）线路档距
在发生雷电打击事故时，线路档距将会影响雷电波传播的时间。因为雷电波会沿着输电线路进行传播，在传播时线路档距决定传播的时间。在其他条件不变情况下，随着线路档距的增加，线路的耐雷水平也会增加。但当档距增加到一定程度以后，线路耐雷水平就不会再变化了。
（三）杆塔的高度
通常来说，随着杆塔高度的增加，线路的耐雷水平是降低的。这主要和两方面有关。一方面，在杆塔高度增加的同时，其引雷面积也是增加的，被雷电击中的概率大大增加；另一方面，在杆塔高度增加时，出现反击的概率增加，跳闸现象发生的概率也会增加。
四、提高高压输电线路防雷水平的措施
在解了输电线路防雷的影响因素后，可根据线路具体情况结合各影响因素，设计相应的防雷措施，具体如下：
（一）要加强对输电线路路径选择的重视
根据相关的研究显示，高压输电线路发生雷击事故是有一定规律的，并不是所有的路段都会发生雷击事故，雷击事故大都集中发生在某些路段上。这些容易发生雷击事故的路段被我们称之为易击区。如果在高压输电线路路径选择的过程中能避开易击区，将会大大降低雷击事故发生的概率。如果由于客观因素的影响无法避开易击区，在输电线路防雷设计时要对其进行重点保护，例如潮湿的盆地地区、雷暴走廊、土壤电阻率突变的地区等均属于易击区。
（二）设计安全输电路径
过往的经验表明，输电线路遭受雷击的区域往往集中于某些特定的路段。因此设计线路架设路径时，结合当地的具体情况合理地规避雷击区即可。一般的雷击区集中在山区风口及顺风的河谷，四周为潮湿的山区，土壤电阻率有突变的地带等处。
（三）架设避雷线架设
避雷线是线路防雷的基本措施，输电线路的电压值越高，效果越好；且该方法经济性比较有优势，是线路防雷的必备措施之一。主要功能体现在防止雷电直接击中输电线路、对雷电流进行分流、降低塔顶电位，降低导线上的感应电压。
（四）降低塔杆接地电阻值
降低塔杆接地电阻值对于增加线路的防雷水平也是一种行之有效的方法，一般搭配避雷线一起使用。当输电线路被雷击之后，能够大幅度降低雷电压。输电电压在110～500kV的耐雷水平与塔杆接地电阻值的关系如下表所示，根据具体的需求选择合适的阻值即可。目前常用的减低阻值的方法有：利用降阻剂，在接地极的周围辐射降阻剂；爆破接地技术，通过爆破技术将接地装置炸裂，然后用压力机将低电阻材料压入缝隙中，将整个电阻的电导率降下来；扩大接地面积；外引接地，选择地导电率的土壤外界一个接地。
五、结语
综上所述，高压输电线路出现雷击事故的概率较高，在用电需求量越来越高的今天，研究高压输电线路综合防雷措施是十分必要的。相关工作者要加强在相关方面的研究力度，针对具体的情况，选择合适的防雷措施，尽可能的减小雷击带来的危害，提高输电的安全性与可靠性。
参考文献
[1]曾德胜.高压输电线路综合防雷措施的研究与应用[J].中国战略新兴产业，2017（48）：120.
[2]胡志鹏.500kV输电线路运行中防雷技术[J].低碳世界，2016（08）：44-45.
[3]董彬.高压输电线路综合防雷措施分析[J].科技创新与应用，2016（03）：167.