探究220kV線路防雷技術(shù)

萬教智

【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量也得到了較大的進(jìn)步與提升，各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)電能的需求量也在不斷增加。供電企業(yè)為解決用電緊張的問題，新架設(shè)了許多高壓書電路，但是電力系統(tǒng)特別是超高壓類型的輸電線路極易受到雷電過電壓的影響，這對(duì)供電的可靠性、安全性以及穩(wěn)定性帶來了極大的威脅，要解決這一問題必須要強(qiáng)化對(duì)線路防雷技術(shù)的研究，保障供電線路的安全。

【關(guān)鍵詞】220kV線路；雷擊跳閘；防雷技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TM863 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）01—0075—02

220kV線路在雨季極易遭到雷擊而引發(fā)故障跳閘現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了輸電線路的安全性與可靠性。220kV輸電線路經(jīng)過地區(qū)的氣候、地貌、地形和線路的絕緣以及防雷設(shè)計(jì)的差別也會(huì)使雷擊所引發(fā)的線路故障率存在著較大的差距，而雷電活動(dòng)和地球的大氣環(huán)境的變化有密切的關(guān)系，并且有著極強(qiáng)的隨機(jī)性以及分散性，只有經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)以及分析，才能夠?qū)δ硞€(gè)范圍或者某個(gè)地區(qū)雷電活動(dòng)的相關(guān)規(guī)律有一個(gè)全面的掌握。

一、雷電過電壓的主要分類

按照過雷電過電壓的相關(guān)理論，輸電線路中存在的雷電過電壓現(xiàn)象主要有兩種，一種是雷擊現(xiàn)象出現(xiàn)在架空線路的附近，通過靜電感應(yīng)或者電磁感應(yīng)來使輸電線路產(chǎn)生雷電過電壓的現(xiàn)象，這種一般被稱作感應(yīng)雷過電壓；還有一種是雷電直接擊在輸電線路上，這種稱作直擊雷過電壓現(xiàn)象。感應(yīng)雷過電壓現(xiàn)象發(fā)生的原因主要是，雷電放電先導(dǎo)通道中含有大量的電荷，極易對(duì)周圍的輸電導(dǎo)線發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，這樣就會(huì)使導(dǎo)線上積累大量的束縛電荷，并且把極性相反的電荷排斥到比較遠(yuǎn)的一端。在雷擊過大地之后，先導(dǎo)通道里的電荷就會(huì)被瞬間中和，致使導(dǎo)線上帶有的束縛電荷也變?yōu)樽杂呻姾刹⑿纬呻娏鞑?。而直擊雷過電壓又可以分為反擊雷、繞擊雷以及雷擊在避雷線的中央三種。

二、220kV線路遭受雷擊引發(fā)跳閘問題的主要原因

220kV線路遭受雷擊帶來跳閘現(xiàn)象的原因有多重也極其復(fù)雜。人們只有對(duì)實(shí)地情況進(jìn)行充分的調(diào)研與分析并拿出能夠令人信服的相關(guān)數(shù)據(jù)資料，才能夠把握住雷擊的特點(diǎn)并找出其內(nèi)在的規(guī)律，進(jìn)而有針對(duì)性地提出應(yīng)對(duì)建議以及措施。一般來說，調(diào)研的內(nèi)容主要由閃絡(luò)塔桿的塔桿型式、絕緣子的型式、塔桿絕緣的等級(jí)、每次塔桿接地的電阻測(cè)試值以及與中心城市的距離等組成。在調(diào)研的過程中只有做好對(duì)這些信息的分析工作與和過去運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的比較工作，才能夠找出220kV線路遭受雷擊的一些趨勢(shì)性以及規(guī)律性的影響因素。

（一）空氣污染

隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展以及現(xiàn)代化交通工具的使用，致使城市的空氣污染程度在不斷加劇，空氣被污染之后大氣所含的離子濃度也急劇增加。而城郊或者農(nóng)村地區(qū)的空氣污染程度較輕，大氣中所含的離子濃度也相對(duì)較低，這樣在城鄉(xiāng)的結(jié)合處就會(huì)出現(xiàn)冷熱氣流交匯現(xiàn)象，在下雨天氣就該地區(qū)發(fā)生雷電事故的概率就會(huì)大大增加。

（二）氣候因素

近幾年，隨著世界經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，溫室效應(yīng)也在逐漸加劇，雖然雷電活動(dòng)的數(shù)量并沒有發(fā)生比較明顯的變化，但是雷電活動(dòng)的強(qiáng)度卻大大增強(qiáng)，據(jù)相關(guān)人士分析，雷電活動(dòng)強(qiáng)度的增大和全球氣候的變化有很大的關(guān)系。但是目前氣象臺(tái)對(duì)雷電的統(tǒng)計(jì)還主要是以觀測(cè)站的人耳聽聲為主，因此，不能夠更加科學(xué)與準(zhǔn)確地來判定雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱。如果我國的雷電定位系統(tǒng)可以有效發(fā)揮其作用，那么就可以為人們提供準(zhǔn)確的雷電流強(qiáng)弱以及特定時(shí)間特定地區(qū)雷電流的密度及概率等雷電活動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，為人們的工作提供必要的參考依據(jù)。

（三）閃絡(luò)塔桿自身的接地電阻可能存在著偏高的問題

閃絡(luò)塔桿自身接地電阻的大小對(duì)雷擊塔桿時(shí)所帶來的過電壓的高低有著極其重要的影響，但是人們對(duì)閃絡(luò)塔桿所具備的接地電阻的大小并沒有一個(gè)細(xì)致的了解與掌握，再加上測(cè)試設(shè)備自身存在的質(zhì)量問題以及測(cè)試的方法以及時(shí)間等的影響，致使人們所測(cè)得的接地電阻的數(shù)值與實(shí)際數(shù)值之間存在著較大的差距。另外，人們對(duì)閃絡(luò)塔桿所據(jù)別的接地電阻的安全值界定得是否合理、其是否能夠適應(yīng)季節(jié)、環(huán)境以及雷電強(qiáng)化的變化等也沒有一個(gè)全面清晰的了解。人們所測(cè)得與規(guī)定的各項(xiàng)數(shù)據(jù)一般是在線路竣工時(shí)得來，致使不能依據(jù)其來準(zhǔn)確地分析當(dāng)下的具體情況。

（四）合成絕緣子

線路的各個(gè)瓷絕緣子之間是用金屬連接件來連接的，在理論上可以使絕緣子表面的電場(chǎng)更加均勻。一般來說，合成絕緣子整體都是絕緣芯，因此，其表面電場(chǎng)的分布在理論上較瓷絕緣子要差，這樣在雷擊閃絡(luò)之后整個(gè)絕緣子表面的工頻建弧率就會(huì)大大提高，進(jìn)而帶來斷路器跳閘現(xiàn)象。另外，如果絕緣子的爬距是按照原污穢的等級(jí)進(jìn)行選擇的，那么在情況發(fā)生變化后就可能因?yàn)樗^的間隙不足湖綜合裕度不夠而引發(fā)雷擊跳閘現(xiàn)象。

三、220kV線路的防雷技術(shù)

目前國內(nèi)外降低220kV線路的雷擊跳閘率的主要技術(shù)手段有以下幾種：裝置感應(yīng)地線、采用合成的絕緣子、加強(qiáng)絕緣、運(yùn)用雙避雷線、降低塔桿上的接地電阻以及加裝可控式放電避雷針和線路避雷器等。

（一）對(duì)220RV線路架設(shè)耦合地線的相關(guān)研究

要提高220kV線路的防雷技術(shù)使220kV線路遭受的雷擊跳閘率大大減少，可以運(yùn)用在導(dǎo)線的附近或者下面加掛耦合線的方案進(jìn)行解決，特別是在塔桿所具備的接地電阻比較大或者塔桿所處的地質(zhì)條件比較差時(shí)，使塔桿所具備的接地電阻降低是非常困難的，而通過加掛耦合地線也就是架空地線的方法可以在雷擊塔桿時(shí)起到耦合作用和分流作用，這樣就會(huì)使塔桿的絕緣子串上承受的電壓大大降低，進(jìn)而使220kV線路的耐雷水平得到有效提高，大大降低220kV線路輸電過程中的雷擊跳閘率，不斷提高輸送電的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性。

（二）線路避雷器的主要運(yùn)用

不管是理論計(jì)算與分析還是實(shí)踐都能夠證明，把線路避雷器運(yùn)用到降低接地電阻比較困難、雷電活動(dòng)比較強(qiáng)烈以及土壤電阻率較高的線段，能夠使220kV線路的耐雷能力大幅度的提升。近年來，日本的Kansia電力企業(yè)以及美國的GE和AEP企業(yè)等均在雷電活動(dòng)比較嚴(yán)重的區(qū)域的輸電線路上設(shè)置了線路避雷器，并且還取得了比較理想的運(yùn)行效果。另外，在我國的某些經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)但是雷電現(xiàn)象較多的地區(qū)比如華東、廣東等也在其部分220kV線路安裝了線路避雷器，以這些地區(qū)為試點(diǎn)來推廣線路避雷器的使用。

（三）可控式放電避雷針的使用

某些雷電理論把雷云對(duì)各種地面物體的放電方式分為上行雷閃與下行雷閃兩種。上行雷閃所帶來的放電電流的陡度較低并且幅值較小，一般來說并不會(huì)產(chǎn)生繞擊現(xiàn)象；另外，上行閃電還具備一個(gè)比較顯著的特征，即上行先導(dǎo)對(duì)各種地面物體有一定的屏蔽作用，這樣就可以使放電過程中地面物體所承受的感應(yīng)過電壓大大減輕。而下行雷閃的陡度一般較高并且雷電流的幅度也較大，對(duì)220RV線路帶來的危害也相對(duì)較大。而可控式放電避雷針在使用的過程中可以按照上行雷閃的主要特點(diǎn)，經(jīng)過某種結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)使其可以在需要的時(shí)候把針尖出的電場(chǎng)強(qiáng)度迅速提高，并瞬間產(chǎn)生大量的放電脈沖，這樣就可以有效引發(fā)上行雷閃進(jìn)行放電，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)220kV線路的目的。

（四）塔桿降阻

通過計(jì)算顯示出，塔桿自身所具備的接地電阻的大小對(duì)雷擊跳閘率的高低有直接影響，因此，要降低雷擊塔桿所引發(fā)的跳閘率必須要使塔桿自身所具備的接地電阻不斷降低。目前我國塔桿降阻的主要方式有以下幾種：合理地使用降阻劑；引申接地，也就是把塔桿接地有效引申到周圍的接地電阻位置；把接地連續(xù)延伸，也就是對(duì)相鄰的塔桿實(shí)施地下連接處理；還可以使水平接地體的根數(shù)以及長(zhǎng)度有效增加等。

結(jié)束語

220kV線路防雷技術(shù)的研究使一項(xiàng)長(zhǎng)期并且比較艱苦的工作，只有具備比較完成的理論知識(shí)以及先進(jìn)的研究手段才能使220kV線路的防雷技術(shù)有所突破。另外，還要求研究人員在開展工作的過程中必須要綜合考慮各種影響因素，并且要積極深入實(shí)際收集大量的樣本，同時(shí)還要注意對(duì)過去的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行必要的積累與總結(jié)，用理論知識(shí)來指導(dǎo)實(shí)踐，并且不斷用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來豐富理論知識(shí)，通過技術(shù)人員以及研發(fā)人員的共同努力來研發(fā)防雷技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱義潘.線路避雷器防雷的原理及應(yīng)用[J].新課程學(xué)習(xí)（下）.2011（06）

[2]譚義生.輸電線路防雷與接地改造探討[J].機(jī)電信息.2011（33）

[3]郭超騰.線路避雷器在高壓輸電線路防雷中的應(yīng)用[J].機(jī)電信息.2011（33）

[4]白慶，王大興，祝嘉喜.35kV線路避雷器在電網(wǎng)中的防雷應(yīng)用[J].電瓷避雷器.2012（01）