架空输电线路防雷与接地的设计
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摘 要：电力系统的输电线路中，架空输电线路所发挥的作用是不融合式的。架空输电线路处于安全可靠的运行状态，可以确保电力系统的运行稳定。但是，架空输电线路处于室外环境，会受到气候环境的影响，特别是雷雨天气，很容易遭到雷击而出现跳闸事故。因此，需要根据架空输电线路的运行需要制定预防雷击的措施并进行接地设计，以提高架空输电线路的运行质量。本文针对架空输电线路防雷与接地的设计进行探究。
关键词：架空输电线路；防雷措施；接地设计
中图分类号：TM726 文献标识码：A中国电力科技水平的提高，使得输电线路实现了长距离电力传输，而且还可以使线路处于高压环境中安全运行。目前，在中国的电网架构中，架空输电线路已经成为确保电网有效运行的输电方式。但是，架空输电线路虽然具有工期短的特点，但是长期处于室外环境中很容易在雷电天气遭到雷击而影响输电线路的稳定运行。特别是等级相对较高的架空输电线路，承受着高压电，如果遭到雷击就会导致跳闸事故发生而造成极大的危害。为了避免架空输电线路因此而造成严重后果，就需要做好防雷工作并进行接地设计，以确保架空输电线路安全运行。
一、架空输电线路中做好防雷与接地工作的必要性
架空输电线路在构成上包括杆塔、导线、架空地线、接地装置和绝缘子串等等。将输电线路在杆塔上固定好，所使用的就是绝缘体，而绝缘体是架空输电线路中保证电能传输质量的主要设备。由于架空输电线路在露天环境中运行，很容易受到环境的影响。特别是在雷电天气的时候，如果没有采取有效的防雷击措施，就会导致输电线路产生跳闸故障而影响输电线路，给电能传输造成干扰。根据有关统计数据显示，架空输电线路运行中，由于雷击而导致的跳闸故障在总体的跳闸故障中占有2/3的比例。鉴于目前架空输电线路普遍应用，要提高架空输电线路的电能传输质量，就需要做好预防雷击的措施，以降低输电线路的跳闸率。
在防雷系统中，接地设计是不可或缺的。架空输电线路要具有良好的预防雷击的能力，就要进行必要的接地设计以更好地发挥防雷作用。在架空输电线路的接地设计中，杆塔接地装置是重要的部分，可以发挥雷电导流的作用，使雷电以杆塔为导体流入到地面，使得杆塔上的绝缘设备得到保护而避免跳闸事故发生。所以，架空输电线路中，做好防雷与接地工作是非常必要的，可以确保架空输电线路提高防雷能力，保证输电线路正常运行。
二、架空输电线路遭到雷击而跳闸的原因
在雷电天气，架空输电线路遭到雷击而产生跳闸的因素有很多，其中输电线路遭遇雷击而导致跳闸事故的主要原因为自然因素、设计因素和施工因素3种。当架空输电线路被雷击而产生跳闸，或者是雷电直接击中了杆塔，甚至是击中了输电线路，导致输电线路产生超高几百万之上千万的超高电压，使得输电线路的电阻增加而引起跳闸故障，严重影响了输电线路的稳定运行。如果雷电没有直接击中杆塔或者输电线路，而是在其附近产生并导致输电线路周围的空气中形成了电磁感应，就会因电磁感应的存在而导致输电线路扰而使得输电线路产生跳闸。
在架空输电线路产生跳闸的原因中，由于自然因素所导致的输电线路跳闸故障的发生率是很高的。架空输电线路处于室外，不可避免地会受到所在区域的自然环境的影响。特别是架空输电线路很长，沿线的环境条件会存在明显差异。在设置架空输电线路的时候，如果没有对当地的自然环境以充分考虑并采取必要的防御措施，就会对输电线路运行过程中的安全稳定性造成影响。
在架空输电线路产生跳闸的原因中，设计因素和施工因素都属于是人为因素。由于设计因素而导致的架空输电线路产生跳闸，是电力设计单位在进行架空输电线路设计之前，没有进行现成施工现场勘查，或者勘查不到位，使得设计中没有考虑到施工现场的细节问题，所设计的输电线路难以满足使用需求，从而当架空输电线路投入运行，就会出现各种问题，其中，输电线路遭到雷击的事故是较为常见的；由于施工因素而导致的架空输电线路产生跳闸，使架空输电线路进入到施工环节，就要严格按照设计图纸进行施工，施工的过程中还要根据施工现场实际对施工技术和施工内容做出调整，但是，当输电电路的施工展开后，就会存在施工人员不按照规范操作的问题。特别是在接地装置的施工中，如果没有严格按照要求填土，由于这些施工细节不到位而导致架空输电线路在设置上存在各种问题。当架空输电线路投入运行而遭遇雷电天气的后，就会产生雷击故障。
三、架空输电线路预防雷击的有效措施
（一）架空输电线路上安装自动重合闸装置
自动重合闸装置可以在输电线路发生故障时立即跳闸，以对输电线路实施保护，这也是架空输电线路运行的过程中防止输电线路遭到雷击的有效措施。当自动重合闸装置安装完毕后，一旦雷电到击杆塔或者输电线路，就会产生输电线路跳闸。自动重合闸装置可以使输电线路跳闸后的瞬间自动重合，使得塔杆上所安装的绝缘装置的绝缘性能得到恢复。所以，自动重合闸的安装可以将跳闸的实践缩短，以将输电线路由于雷击而导致的故障消除，确保输电线路安全供电。
（二）架空输电线路上架设避雷线
架空输电线路上架设避雷线是最为有效的预防输电线路遭到雷击的措施，也是较为常用的方法。避雷线具有良好的导流效果，可以使流经杆塔或者输电线路上的电流降低，避免雷电直接击到塔杆或者导线上面。通常情况下，在避雷线的选择上，线路处于高压运行状态，避雷线的壁垒效果就会更好，而且成本也相当较低。按照相关规定，架空输电线路的电压超过110kV，就需要将避雷线与输电线路同时架设，保护角介于20°～30°之间；如果架空输电线路的电压超过了500kV，保护角达到大约15°即可。将避雷线的保护角缩小，同时杆塔的高度增加，输电线路遭到雷击的几率就会有所降低。
（三）架空输电线路上加装耦合地线
为了降低架空输电线路的发生率，在架空输电线路上加装耦合地线也是极为有效的。具体来说，就是在架空输电线路上容易被雷电击的位置加装耦合地线，使输电线路运行中，如果杆塔或者线路遭雷击，耦合地线就可以发挥耦合的作用将电流进行分流，以使架空输电线路的接地电阻降低。采用这种方法可以使输电线路较少受到雷击的影响，使得高架空输电线路的运行有所保障。
四、架空输电线路的接地设计
（一）接地电阻的设计
如果输电线路所在区域的土壤电阻相对较低，可以利用杆塔接地或者拉线接地，以使得杆塔的接地电阻不会被雷电击到而增加。如果输电线路所在区域的土壤电阻相对较高，可以采用的接地方式有很多，包括外引接地、放射形接地、物理接地、复合接地等等，也可以采用换土的方式，以降低接地电阻。
（二）杆塔接地的设计
架空输电线路的设计之前，要做好实地勘察工作，对当地的雷电情况有所了解，要选择雷击几率较少的位置架设输电线路。勘测人员在进行实地勘察的时候，要对杆塔所在位置的土壤电阻率测量出来，并进行数据分析，以为杆塔接地装置的设计提供可参考依据。设计人员根据土壤电阻率等数据选择杆塔的位置以及所需要采用的接地形式，将接地图纸绘制出来。
（三）降阻剂的使用
降阻剂随着电阻工程技术的发展而有所更新。由于降阻剂的导电性能是非常高的，可以将接地电阻减小以发挥预防雷击的作用。降阻剂的土壤渗入率是很高的，随着电流范围的不断扩大，其电流分散的能力也有所增强。
结语
综上所述，随着输电线路的逐渐地延长，电压越来越高，架空输电线路以其低成本、检修容易的特点而被广泛使用。但是，在架空输电线路运行的过程中，会受到自然因素、设计因素和施工因素的影响而导致输电线路防雷失效。针对架空输电线路遭到雷击而跳闸的原因进行研究，对架空输电线路的防雷设计和接地设计具有一定的参考意义。
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