220kV架空輸電線路防雷措施探究

李陳程

（湖北省電力公司荊門供電公司，湖北 荊門448000）

0 引言

近年來，我國針對220kV架空輸電線路的防雷展開了一系列研究，如清華大學(xué)就研制出適合多雷地區(qū)的220kV無間隙線路避雷器，它具有很好的鉗電位作用，防雷效果比較明顯。但毋庸置疑，我國對220kV架空輸電線路防雷措施的改進(jìn)還處于摸索階段，與世界先進(jìn)水平還存在較大的差異，對其展開研究勢在必行。

1 現(xiàn)階段我國已有的輸電線路防雷技術(shù)

如前文所述，近年來我國在輸電線路防雷方面進(jìn)行了大量的研究，并且取得了一定的成果，但目前對復(fù)雜氣象條件和地形條件下的防雷措施還研究得不夠。具體說來，現(xiàn)階段我國已有的輸電線路防雷技術(shù)主要包括以下2種：

（1）常規(guī)防雷技術(shù)。主要包括提高輸電線路的絕緣水平、架設(shè)避雷線、降低桿塔的接地電阻、采用輸電線路的自動重合閘技術(shù)、減小保護(hù)角、安裝消雷器和塔頂避雷針、中性點(diǎn)不直接接地等。在這些常規(guī)防雷技術(shù)中，最為常用且行之有效的是架設(shè)避雷線，此種方式主要是通過防止雷電直擊導(dǎo)線而發(fā)揮防雷作用的，此外它還能夠降低線路上的雷電感應(yīng)過電壓，并且對雷電進(jìn)行分流。

（2）非常規(guī)防雷技術(shù)。除了上述常規(guī)防雷技術(shù)外，近年來各種非常規(guī)防雷技術(shù)也逐漸應(yīng)用到輸電線路的雷電防護(hù)上。1）在輸電線路中安裝消雷器和提前發(fā)射接閃器。通過中和雷云電荷，消雷器可以對放電雷電流進(jìn)行抑制或抵消。通過提升避雷針的接閃能力，提前發(fā)射接閃器可以擴(kuò)大避雷針的保護(hù)范圍。將這兩者應(yīng)用到輸電線路上，可以提高其防雷水平，但由于對這兩種防雷理論的研究還不是十分透徹，因此國際防雷組織還沒有認(rèn)可這兩類防雷產(chǎn)品。2）在輸電線路安裝水柱引雷裝置、火箭引雷裝置和激光引雷裝置等。但目前這些引雷裝置的研究還處于完善階段，成熟產(chǎn)品上市還需要較長的時(shí)間。

2220kV架空輸電線路雷擊跳閘原因分析

為了更好地制定220kV架空輸電線路的防雷措施，需要對220kV架空輸電線路雷擊跳閘原因進(jìn)行分析。下面筆者將以荊門供電公司220kV輸電線路為研究對象，對2008—2013年間荊門地區(qū)的雷電活動情況及荊門電網(wǎng)220kV輸電線路的雷擊跳閘情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

研究表明，引發(fā)荊門電網(wǎng)220kV輸電線路雷擊跳閘事故的原因主要包括以下幾個方面：

（1）近年來荊門電網(wǎng)的同桿塔架設(shè)線路不斷增多，同桿塔架設(shè)線路面臨的不僅僅是傳統(tǒng)單回線路的雷擊跳閘事故，而且在山區(qū)更容易發(fā)生輸電線路反擊事故的危害，從而增加雷擊跳閘故障的發(fā)生率和危害程度。

（2）近年來由于生態(tài)環(huán)境不斷被破壞，荊門地區(qū)的雷電活動頻發(fā)，從而造成220kV輸電線路的雷擊跳閘故障不斷增多。

（3）對于已經(jīng)修建好的220kV輸電線路，由于環(huán)境等限制，很難通過采用降低線路保護(hù)角、將關(guān)口前移等方式來提高線路的抗繞擊能力，因此限制了線路防雷水平的提高。

（4）將合成絕緣子應(yīng)用于220kV架空輸電線路中，能夠極大地提高線路的耐雷水平，但此種方式的缺點(diǎn)是無法實(shí)現(xiàn)無限制的加長，而且目前很多使用多年的合成絕緣子本身老化程度較高，因此加大了閃絡(luò)發(fā)生的幾率。

（5）隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，220kV架空輸電線路的建設(shè)變得非常困難，很多線路都沿著高山布置，桿塔被設(shè)置在山頭或山坡上，這極大地增加了輸電線路遭受雷擊的概率。

3220kV架空輸電線路的防雷措施

3.1 提高絕緣水平

提高絕緣水平可以說是220kV架空輸電線路防雷措施中性價(jià)比最高的方案之一，它可以減小保護(hù)角、提高繞擊和反擊的耐雷水平、降低建弧率。以荊門電網(wǎng)220kV架空輸電線路為例，可以在高桿塔上增加絕緣子串的片數(shù)，由于目前生態(tài)環(huán)境的不斷惡化和雷電活動的日益頻繁，因此在選擇絕緣子類型時(shí)必須綜合考慮，一般直線鐵塔絕緣子可以采用一串FXBW4－220／100型棒式復(fù)合絕緣子，耐張鐵塔絕緣子可以采用FC100P／146鋼化玻璃盤式絕緣子。對于220kV架空輸電線路，一般是根據(jù)操作過電壓或工頻過電壓的要求來選擇串中的絕緣子數(shù)量，并對線路的耐雷水平進(jìn)行校核。

絕緣子的日常維護(hù)對確保其正常功效的發(fā)揮至關(guān)重要，這就要求我們的運(yùn)維人員對絕緣子的性能進(jìn)行定期和不定期的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)零值絕緣子，要及時(shí)進(jìn)行更換，并且對污染較為嚴(yán)重的絕緣子要定期進(jìn)行清理或更換。

3.2 安裝并聯(lián)間隙

通過在絕緣子串兩端并聯(lián)一對金屬電極，并聯(lián)間隙可以構(gòu)成保護(hù)間隙，從而有效避免絕緣子串發(fā)生雷擊損壞事故，降低220kV架空輸電線路的雷擊事故率。并聯(lián)間隙的安裝方式較多，有首先閃絡(luò)故障相安裝并聯(lián)間隙、一回全相安裝并聯(lián)間隙、發(fā)生兩相閃絡(luò)時(shí)故障相安裝并聯(lián)間隙等。在不同并聯(lián)間隙安裝方式下，220kV同塔雙回輸電線路的反擊耐雷水平不同，研究結(jié)果表明只有單回首先閃絡(luò)相添加并聯(lián)間隙對線路多相閃絡(luò)的耐雷水平提升最好。

3.3 降低桿塔接地電阻

對于荊門電網(wǎng)220kV架空輸電線路而言，大部分桿塔的接地電阻都較大，這非常不利于雷擊事故的防護(hù)。目前主要有以下方法降低桿塔的接地電阻：

（1）因地質(zhì)原因而造成的桿塔接地電阻較大（如在砂土和巖石的地質(zhì)條件下架設(shè)桿塔），可以通過改造來降低桿塔的接地電阻；

（2）不是因地質(zhì)原因而造成的桿塔接地電阻較大（如接地體腐蝕或外露），需要針對具體原因來采取相應(yīng)的措施。

筆者認(rèn)為，為了根據(jù)具體情況來制定合理的桿塔接地電阻降低策略，施工人員需要做如下工作：對桿塔所在位置進(jìn)行實(shí)地勘測，對區(qū)域的地質(zhì)條件和地形地貌等進(jìn)行全面了解，找出適合改造的地質(zhì)區(qū)域；對區(qū)域的雷電活動規(guī)律和頻率進(jìn)行分析，然后決定改造接地電阻值的范圍；對接地體的規(guī)格進(jìn)行確定，然后認(rèn)真分析輸電線路的使用年限，從而制定科學(xué)合理的桿塔降阻策略。

具體而言，可以采取以下手段來降低桿塔接地電阻：

（1）桿塔自身的接地電阻雖然較高，但其附近有大量可以利用的低電阻率的物質(zhì)，在改造時(shí)可以利用這些低電阻率物質(zhì)或添加降阻劑來降低桿塔的接地電阻。

（2）通過焊接的方式，將5根以上的角鋼與接地射線進(jìn)行連接。

（3）如果桿塔的地理?xiàng)l件較好，可以水平外向延伸接地線，但接地體的長度一定要在規(guī)定范圍內(nèi)，否則會降低應(yīng)有的防雷性能。

（4）通過安裝接地模塊來增加接地體自身的散流面積，同時(shí)產(chǎn)生增強(qiáng)導(dǎo)電能力的電離子，從而達(dá)到目的。

（5）使用爆破接地技術(shù)對桿塔所在區(qū)域的土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，從而大幅度降低桿塔的接地電阻，但此種方法對施工水平要求較高。

3.4 強(qiáng)化線路防污工作

（1）對絕緣子進(jìn)行定期檢查，確保絕緣子完整和工作正常。

（2）根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件等來開展定期和不定期清掃工作，從而有效降低線路的污閃事故。

（3）根據(jù)線路周圍環(huán)境的變化來定期測定等值附鹽密度，從而及時(shí)調(diào)整污穢地區(qū)的等級分布，確保線路的正常運(yùn)作。

4 結(jié)語

綜上所述，220kV架空輸電線路防雷是一項(xiàng)長期且艱巨的任務(wù)，目前國內(nèi)雖已開發(fā)了很多這方面的產(chǎn)品和技術(shù)，但成效不甚理想。我們必須清醒地認(rèn)識到，220kV架空輸電線路的防雷必須結(jié)合各地的實(shí)際情況，因地制宜，否則可能適得其反。

［1］虞昊.現(xiàn)代防雷技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005

［2］沈培坤，劉順喜.防雷與接地裝置［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006

［3］吳健兒.淺談輸電線路雷電繞擊與反擊［J］.浙江電力，2007（4）