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摘要：防雷是架空输电线路运行中需要关键注意的问题之一，这就需要在架空输电线路的设计中进行合理设计。地线绝缘是架空输电线路防雷击的重要措施，它对保证架空输电线路的正常运行、提供高质量的电力服务都起着至关重要的作用。本文通过分析架空输电线路采用地线绝缘的意义，并简单论述架空输电线路地线绝缘的设计要点。
关键字：架空输电线路；地线绝缘；设计
Abstract: lightning protection overhead transmission lines is in operation of the key problems that need one, this needs in the overhead transmission lines in the design of the reasonable design. Ground insulation overhead transmission lines is the lightning of the important measures, it to guarantee the normal operation of the overhead transmission lines, provide high quality service of electric power plays a critical role. Through analysis of the overhead transmission lines using ground insulation significance, and discusses the overhead transmission lines simple ground insulation design key points.
Key word: overhead transmission lines; Ground insulation; design
中图分类号： S611文献标识码：A文章编号：
随着我国社会经济的快速发展，电网的不断完善，架空输电线路的建设长度也日趋增加。架空输电线路的特点是位于自然环境之中，极易受到自然因素，特别是雷击的影响，而为了保证架空输电线路在运行中能够充分发挥其应有的作用与功能，减少因雷击而造成线路传输故障，架设地线就成了非常重要的措施。
一、地线绝缘的缘由
输电线路防雷击最为有效与基本的措施就是设置地线，其主要作用就是防止导线被雷电直击，以及将分流杆塔雷电流，降低塔顶电位，使线路导线绝缘子电压减小等。通常情况下，地线的使用效果会随着线路电压的升高而越好，同时由于其经济性优势，使它成为了最为普遍的防雷击措施之一。
目前输电线路地线一般有三种：钢绞线地线、良导体地线和OPGW光纤复合架空地线。钢绞线及良导体地线主要采用分段绝缘接地、逐基接地两种方式，对于OPGW主要采用逐基接地。因线路导线与地线之间的电磁感应和静电感应，逐基接地的地线及OPGW会引起地线之间以及地线与大地之间的环流。
逐基接地的输电线路地线环流与导线电流和导线排列方式紧密相关，据测量，110kV架空输电线路OPGW和普通地线环流约为3—20A，220kV架空输电线路OPGW和普通地線环流可达40A，500kV线路因传输功率较大，其地线环流可达60——100A。初步估算，对于单根OPGW地线的220kV回路，在送电功率为15万kW·h，线路长度为100 km的情况下，年损失电能约为10万kW·h。
降低地线环流和地线电能损耗最有效的方式是改变地线接地方式，变为地线单点接地或分段单点接地，切断地线环流回路。减少地线的接地，则需将地线按实际需要进行绝缘。
二、架空输电线路地线绝缘的设计要点
（一）设计地线绝缘设备
在架空输电线路地线绝缘中使用到的装置主要有两部分，即并联间隙与绝缘子。在设计时应充分考虑它们之间的电气强度和配合程度，在一般情况下，对两者的选定是先进行绝缘子片数与型号的确定，而后将间隙距离值选定。
绝缘子选型
选择绝缘子应基于机电负荷来进行，如某220kV线路使用的分别是玻璃绝缘子与瓷绝缘子，此时可选定10至45毫米范围为其并联间距，干闪20至40kV范围的工频放电电压，10至30kV范围的湿闪以及70kN的机械破坏荷载。考虑到老化后的瓷绝缘子会形成气通道于钢脚与钢帽间，如果电流通过发热，将会使绝缘体或胶装水泥烧熔，造成地线的落地。所以在设计时，不能将单联盘型悬式的绝缘子串设计其中，可选取单片双联型的绝缘子串。
确定绝缘子片数
在运行中的绝缘地线，可能出现对地电压的最高值应是确定绝缘子片数的前提与基础，其中分两方面：一方面是不对称导线发生短路时，短路电流产生在地线电磁感应上的纵电动势电压大小；另一方面是正常运行中，导线产生在地线电容耦上的静电电压大小。比如同是220kV的输电线路，若其不采取换位，则其感应对地电压在地线绝缘时可达到约25kV。因此为了对绝缘地线感应电流与电压进行限制，可利用一点地线直接接地与导线、地线换位的方法将它们控制在1kV或以下，此时的地线绝缘则使用1片绝缘子即可保证其绝缘性能。
调整并联间隙
根据权威研究院的研究结果表明，尖对板间隙水平布置同时将瓷裙下沿与下电极间距加大，控制约0.65的湿干放电压比是地线绝缘子的最佳并联间隙方式。另外所设计的间隙结构还必须保证电流电弧通过时，能够实现其自产电动力快速移动弧根，不断拉长电弧的功能，从而保证持续增高电弧电压，不断减少电弧电流，最终使熄灭于过零时。应在线路外侧安装地线悬装串并联间隙，而在线路上方则安装地线耐张串并联间隙，结构均为尖对板间隙。
在设计并联间隙时必须使以下三点要求得到满足，一是如果线路短路，发生故障的位置间隙要实现击穿接地，消除短路故障后能够及时自动熄弧，使线路恢复运行，二是能够预先建弧于雷击前，从而使其防雷功效与接地地线相仿，雷击过后对间隙工频电弧能够及时切断，重新将闸合上时，不会造成重燃问题，三是当输电线路在正常运行时，其不能被地线电磁感应或静电感应的电压所击穿，使绝缘性有所保证。
（二）设计接地方式
在设计中，不宜在输电线路全线进行对地绝缘，由于线路处于正常运行时，会产生数百伏静电感应电压于绝缘地线上，从而使运行维护的难度大大增加。但如果完全依靠并联间隙击穿接地，又得不到可靠性的保证。所以在实际设计过程中，通常使用一点直接接地的方式实现，这是因为一点接地不会有闭合回路形成，不会产生损耗电能的问题。
（三）地线换位
应将地线设置于输电线路的全线，从而防止雷击危害，地线换位是为了保证电气的连续性且地线绝缘。在地线换位过程中，每一导线换位节距里都应保证有基本相同的两侧地线长度，同时在导线换位位置的地线不进行换位操作，就能有效使感应环流与感应电压降低。
结语：综上所述，地线绝缘在架空输电线路上的应用，除了能达到架空输电线路防雷击效果以外，还能够节能降耗。在保证架空输电线路的正常运行的前提下，根据实际情况进行地线绝缘的设置，从而使输电质量得到提高，为我国社会经济的快速发展提供良好的电力支持。
参考文献：
[1] 李建新.架空输电线路常用防雷措施.[J].城市建设理论研究(电子版).2011(24)
[2] 吴康平.500KV线路绝缘地线的设计.[J].电力建设.2001,22(11)
[3] 王城钢,张仲先,潘秀宝,闻集群,李晓岚,蔡文彪,赵明亮.架空输电线路绕击防护的新措施.[J].高电压技术.2008,34(3)
[4] 李新亮,黄高鹏.浅析架空输电线路的防雷与保护.[J].黑龙江科技信息.2011(36)
关键字：架空输电线路；地线绝缘；设计
Abstract: lightning protection overhead transmission lines is in operation of the key problems that need one, this needs in the overhead transmission lines in the design of the reasonable design. Ground insulation overhead transmission lines is the lightning of the important measures, it to guarantee the normal operation of the overhead transmission lines, provide high quality service of electric power plays a critical role. Through analysis of the overhead transmission lines using ground insulation significance, and discusses the overhead transmission lines simple ground insulation design key points.
Key word: overhead transmission lines; Ground insulation; design
中图分类号： S611文献标识码：A文章编号：
随着我国社会经济的快速发展，电网的不断完善，架空输电线路的建设长度也日趋增加。架空输电线路的特点是位于自然环境之中，极易受到自然因素，特别是雷击的影响，而为了保证架空输电线路在运行中能够充分发挥其应有的作用与功能，减少因雷击而造成线路传输故障，架设地线就成了非常重要的措施。
一、地线绝缘的缘由
输电线路防雷击最为有效与基本的措施就是设置地线，其主要作用就是防止导线被雷电直击，以及将分流杆塔雷电流，降低塔顶电位，使线路导线绝缘子电压减小等。通常情况下，地线的使用效果会随着线路电压的升高而越好，同时由于其经济性优势，使它成为了最为普遍的防雷击措施之一。
目前输电线路地线一般有三种：钢绞线地线、良导体地线和OPGW光纤复合架空地线。钢绞线及良导体地线主要采用分段绝缘接地、逐基接地两种方式，对于OPGW主要采用逐基接地。因线路导线与地线之间的电磁感应和静电感应，逐基接地的地线及OPGW会引起地线之间以及地线与大地之间的环流。
逐基接地的输电线路地线环流与导线电流和导线排列方式紧密相关，据测量，110kV架空输电线路OPGW和普通地线环流约为3—20A，220kV架空输电线路OPGW和普通地線环流可达40A，500kV线路因传输功率较大，其地线环流可达60——100A。初步估算，对于单根OPGW地线的220kV回路，在送电功率为15万kW·h，线路长度为100 km的情况下，年损失电能约为10万kW·h。
降低地线环流和地线电能损耗最有效的方式是改变地线接地方式，变为地线单点接地或分段单点接地，切断地线环流回路。减少地线的接地，则需将地线按实际需要进行绝缘。
二、架空输电线路地线绝缘的设计要点
（一）设计地线绝缘设备
在架空输电线路地线绝缘中使用到的装置主要有两部分，即并联间隙与绝缘子。在设计时应充分考虑它们之间的电气强度和配合程度，在一般情况下，对两者的选定是先进行绝缘子片数与型号的确定，而后将间隙距离值选定。
绝缘子选型
选择绝缘子应基于机电负荷来进行，如某220kV线路使用的分别是玻璃绝缘子与瓷绝缘子，此时可选定10至45毫米范围为其并联间距，干闪20至40kV范围的工频放电电压，10至30kV范围的湿闪以及70kN的机械破坏荷载。考虑到老化后的瓷绝缘子会形成气通道于钢脚与钢帽间，如果电流通过发热，将会使绝缘体或胶装水泥烧熔，造成地线的落地。所以在设计时，不能将单联盘型悬式的绝缘子串设计其中，可选取单片双联型的绝缘子串。
确定绝缘子片数
在运行中的绝缘地线，可能出现对地电压的最高值应是确定绝缘子片数的前提与基础，其中分两方面：一方面是不对称导线发生短路时，短路电流产生在地线电磁感应上的纵电动势电压大小；另一方面是正常运行中，导线产生在地线电容耦上的静电电压大小。比如同是220kV的输电线路，若其不采取换位，则其感应对地电压在地线绝缘时可达到约25kV。因此为了对绝缘地线感应电流与电压进行限制，可利用一点地线直接接地与导线、地线换位的方法将它们控制在1kV或以下，此时的地线绝缘则使用1片绝缘子即可保证其绝缘性能。
调整并联间隙
根据权威研究院的研究结果表明，尖对板间隙水平布置同时将瓷裙下沿与下电极间距加大，控制约0.65的湿干放电压比是地线绝缘子的最佳并联间隙方式。另外所设计的间隙结构还必须保证电流电弧通过时，能够实现其自产电动力快速移动弧根，不断拉长电弧的功能，从而保证持续增高电弧电压，不断减少电弧电流，最终使熄灭于过零时。应在线路外侧安装地线悬装串并联间隙，而在线路上方则安装地线耐张串并联间隙，结构均为尖对板间隙。
在设计并联间隙时必须使以下三点要求得到满足，一是如果线路短路，发生故障的位置间隙要实现击穿接地，消除短路故障后能够及时自动熄弧，使线路恢复运行，二是能够预先建弧于雷击前，从而使其防雷功效与接地地线相仿，雷击过后对间隙工频电弧能够及时切断，重新将闸合上时，不会造成重燃问题，三是当输电线路在正常运行时，其不能被地线电磁感应或静电感应的电压所击穿，使绝缘性有所保证。
（二）设计接地方式
在设计中，不宜在输电线路全线进行对地绝缘，由于线路处于正常运行时，会产生数百伏静电感应电压于绝缘地线上，从而使运行维护的难度大大增加。但如果完全依靠并联间隙击穿接地，又得不到可靠性的保证。所以在实际设计过程中，通常使用一点直接接地的方式实现，这是因为一点接地不会有闭合回路形成，不会产生损耗电能的问题。
（三）地线换位
应将地线设置于输电线路的全线，从而防止雷击危害，地线换位是为了保证电气的连续性且地线绝缘。在地线换位过程中，每一导线换位节距里都应保证有基本相同的两侧地线长度，同时在导线换位位置的地线不进行换位操作，就能有效使感应环流与感应电压降低。
结语：综上所述，地线绝缘在架空输电线路上的应用，除了能达到架空输电线路防雷击效果以外，还能够节能降耗。在保证架空输电线路的正常运行的前提下，根据实际情况进行地线绝缘的设置，从而使输电质量得到提高，为我国社会经济的快速发展提供良好的电力支持。
参考文献：
[1] 李建新.架空输电线路常用防雷措施.[J].城市建设理论研究(电子版).2011(24)
[2] 吴康平.500KV线路绝缘地线的设计.[J].电力建设.2001,22(11)
[3] 王城钢,张仲先,潘秀宝,闻集群,李晓岚,蔡文彪,赵明亮.架空输电线路绕击防护的新措施.[J].高电压技术.2008,34(3)
[4] 李新亮,黄高鹏.浅析架空输电线路的防雷与保护.[J].黑龙江科技信息.2011(36)