基于不同地形的架空配电线路防雷措施分析

摘要：架空配电线路的安全性与稳定性强弱直接影响电力系统的运行效率。由于高、低压配电线路有很多种搭设方式，且其均暴露于自然环境下，经常受到雷击的影响，往往造成供电系统的非正常运行。为了保证安全、稳定运行，通常会给架空配电线路安装避雷装置做相应防雷措施。文章针对不同地形条件架空配电线路的防雷措施进行了分析。

关键词：不同地形；架空配电线路；防雷措施；电力系统；避雷装置 文献标识码：A

中图分类号：TM862 文章编号：1009-2374（2016）14-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.071

架空配电线路在整个供电系统中起到重要作用，其能否安全、稳定、高效地被应用直接决定了供电系统的运行效率，因此，架空配电线路的保护具有必要性。就我国目前情况看，架空配电线路的绝缘性不高，避雷装置的应用效果不太理想，造成架空配电线路在恶劣的气候条件下很容易被破坏，从而导致无法正常工作，供电系统也往往出现紊乱。架空配电线路在不同地形条件下受到的雷击作用各不相同，所以架空配电线路的防雷工作所采取的措施方法也存在一定差异。分析探究不同地形条件下架空配电线路的防雷措施有利于提高架空配电线路的安全性和可靠性，为今后供电系统的改善提供了保障。

1 架空配电线路概述

配电线路的主要部件包括杆塔、导线、避雷线、绝缘子、线路金具等。架空配电线路，顾名思义，必备架空配电线路电杆来支持横担、导线和绝缘子等部件。导线主要用于电能传输，要求具有强导电性、高机械强度和抗腐蚀性；金具主要用于线夹与绝缘子串以及拉线金具与杆塔之间的连接；绝缘子则起到使导线与地、导线与导线及导线与横担之间绝缘的作用，其不仅承受导线运行压力，也要承受导线张力、负重以及各种环境气候的影响，因此具有良好的电气性能和高机械强度；拉线起到杆塔承受的水平风力与导线、避雷线的张力之间的平衡作用；配电线路的档距则根据不同的电压，城镇和郊区各不相同：3～l0kV之间电压的线路，城镇和郊区分别为40～50m和50～l00m，3kV电压以下的线路，城镇和郊区分别为40～50m和40～60m。

被架空线路经过的地带叫做路径，路径和杆的位置应该根据现场的地形和地质情况具体而定。路径的确定需选择在负荷中心，同时注意供电点与用电点之间尽量穿越避开良田、丛林、地面建筑物，减少跨越公路和通信线路，避开水洼、山洪及雨水冲刷地带和具有爆炸物及腐蚀性气体的工厂等，尽量选择平坦的地势；杆位的确定同样需要实地考察，考虑施工及地形、地质情况而定，为以后应用及操作发展做充分准备。

2 架空配电线路的雷击类型及跳闸形式分析

2.1 架空配电线路的雷击类型及成因分析

2.1.1 直击雷。指雷电直接作用到线路上，使线路某个点产生强烈电流，进而击中配电装置，尤其是杆塔的塔顶受到雷击破坏最严重，产生巨大的电压，使线路绝缘闪络，造成整个线路瘫痪。

2.1.2 感应雷。指雷电与配电线路产生的感应力作用到线路上，出现静电感应和电磁感应，前者使架空配电线路上产生大量反向电荷和雷电波，造成配电装置受到电波冲击而出现故障；后者是配电线路产生高频电流，形成强大电磁场，直接对配电设备造成干扰和破坏，最终导致整个架空配电线路无法正常运行，引发安全事故。感应雷是架空配电线路最常遭受的雷击类型。

2.1.3 地电位提高。特殊情况下，虽然架空配电线路最初受到雷电流冲击当时并未受损，但是在传入大地的时候却使地电位提高，进而破坏了配电设备，造成架空配电线路出现故障。如雷电流穿过线路流入大地时产生10Ω的电阻，接地电压此时会被立刻提高100kV，如果在这种情况下架空配电线路未被及时切断电源而是仍然继续运行，则会使配电装置的接地电压总值高达200kV，已经超出设备的保护接地电压最大值，必然导致设备受损，严重影响架空配电线路的正常运行。

结合上述架空配电线路雷击类型，从自然角度分析，雷击就是自然云之间大量电荷产生的放电过程，由于感应雷产生的电压高达400kV，远远大于架空配电线路的额定电压，所以一旦遭受雷击，线路很容易被击穿。如果能提供一个合适的装置接收这些电流，则会大大降低电流对架空配电线路的影响。同时，地形条件的不同使雷击的危害程度各不相同，一般地势较高地区的架空配电线路遭受雷击的破坏更大。因此，针对不同地形的架空配电线路的防雷措施研究非常必要。

2.2 架空配电线路雷击跳闸形式分析

由于架空配电线路很容易遭受雷击，为了避免或减少架空配电线路遭受雷击，确定架空配电线路的雷击范围非常重要，分析雷击距与架空配电线路高度之间的关系具有必要性。

2.2.1 雷击距定义。通常我们认为雷电是垂直放电，但事实上雷电放电过程是受到很多因素干扰的，可能会出现一定偏差。由于架空配电线路与地面有一定高度，且线路本身携带电荷、具有导电性，所以雷电通过架空配电线路时受到线路的干扰出现方向偏移，因此，架空配电线路对雷电电流的吸附是造成线路遭受雷击的原因。如果雷电已经达到线路之间的平均电场强度，且已超过空气的临界击穿场，架空配电线路遭受雷击的概率相当大。在这个过程中，两者之间的距离执行限定值可称为雷击距离。

2.2.2 架空配电线路的直接雷击范围。我国的架空配电线路的引雷宽度定值与架空配电线路的实际高度出现一定的偏差，所以架空配电线路的直接雷击范围的确定需要根据实际的地形条件合理计算出引雷宽度定值。选择我国电力企业应用的最高导线两侧和投影宽度的和值。事实上，雷电电流在自然界中大小具有随机性，分布遵循一定的概率。通常，西北地区与一般地区的雷电电流概率计算应采用不同方式。计算中可计算出不同地面倾角和架空配电线路的不同导线高度以及单侧的引雷范围。

2.2.3 架空配电线路的雷击跳闸形式。（1）直接雷击跳闸。架空配电线路的结构通常过于简单且缺少避雷装置或只配置简易避雷针，因此在计算架空配电线路直接雷击跳闸可忽略避雷线的缓冲力，而仅仅对架空配电线路遭受雷击跳闸的频率进行计算，确定雷击程度；（2）感应雷击跳闸。当架空配电线路附近地面遇到落雷时，相线上感应雷电产生的电压远远大于线路绝缘所能承受的电压范围，从而造成线路绝缘的闪络，最终导致线路跳闸。感应雷的跳闸计算需根据架空配电线路与地面高度、地形来共同确定引雷范围，再采用感应雷击跳闸公式准确计算，确定架空配电线路感应雷击程度。

3 不同地形条件下的防雷措施分析

基于上述不同地形架空配电线路遭受雷击程度也各不相同，对于不同地形条件，架空配电线路一定要因地制宜采取不同的防雷措施。除此之外，还应根据架空配电线路所在地区的实际地形、地质情况进行相应的防雷措施。

3.1 加强配电设备的防雷保护

常用的防雷保护措施包括柱上开关的防雷保护和配电变压器的防雷保护，但两者在实际应用中具有较大的不同。前者将防雷装置安装在架空配电线路的支柱上，具体是安装在刀闸位置或柱两端，使支柱上的配电线路受到保护；后者则将防雷装置安装在架空配电线路低电压处，加强对配电变压器的保护来使整个配电线路安全、稳定运行。

3.2 安装避雷装置

安装和引进避雷装置是保护架空配电线路最有效的方法。由于不同地形的架空配电线路遭受雷击的影响不同，避雷装置的安装需注意如下两点：其一，避雷器的选择。避雷器选择的成功与否直接影响架空配电线路的防雷效果。由于架空配电线路经常处于雷电频发和地势较高地区，因此，选用氧化锌避雷器较合适，其不仅使架空配电线路免受雷击，还不会增加线路的运行电压，保证了线路的使用寿命；其二，避雷器的安装位置。由于避雷器的防雷范围有限，如果仅仅安装在杆塔上则只是对杆塔范围内起到保护作用，因此应详细了解不同地形的架空配电线路雷电频发位置，从而有针对性地选择避雷器的安装位置，对整个架空配电线路起到实质性的保护作用。

3.3 特殊的接地网改造

由于我国不同地区的土壤土质不同，造成土壤的电阻不同，部分地区的土壤电阻很大，这在一定程度上影响雷电流的放电，因此，在类似这样的地区应进行特殊的接地网改造，要改变其深度，增大敷设长度，也可以在地下埋设铜导体接地棒来增大接地网接收雷电的能力。

3.4 增大接地装置的接地深度

增大接地装置的接地深度并应用截面面积较大、表面做防腐处理的引下线，严格按照电力基础工程施工要求进行开挖工作，最好要对接地装置进行验收。

3.5 降低杆塔的接地电阻

在保证配电线路正常工作并且不影响架空地线、接地引下线及地网的前提下降低杆塔的接地电阻，在不影响配电线路正常运行的情况下尽可能地降低杆塔的接地电阻。

3.6 对杆塔的绝缘子进行改造

针对地势低的地区要对杆塔的绝缘子进行改造，尤其是二级雷区以上的地区。如将一般绝缘子更换为大盘径绝缘子或双串绝缘子，另外还可安装塔头侧针或接闪器。

3.7 利用消弧线圈加以防雷

如某些地区的接地电阻无法人工降低，则可利用消弧线圈来加以防雷。

参考文献

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[2] 张伟华.关于不同地形条件下架空配电线路的防雷探究[J].低碳世界，2014，（10）.

[3] 胡可兰.不同地形条件下架空配电线路的防雷分析

[J].轻工科技，2013，（9）.

[4] 李寰宇.基于不同地形条件下的架空配电线路的防雷探究[J].通讯世界，2014，（12）.

作者简介：王爱宏（1977-），男，山东德州人，国网山东电力集团公司德州供电公司开发客户服务分中心技师，研究方向：配电线路。

（责任编辑：秦逊玉）