防雷接地技術(shù)研究

【摘要】目的 分析220KV高壓輸電線路的防地雷接地技術(shù)，提高輸電線路穩(wěn)定性。方法 通過分析高壓輸電線路雷擊放電原理，對(duì)雷電參數(shù)、雷電流和雷電壓、雷擊跳閘率和耐雷水平等要素進(jìn)行分析。結(jié)果 選擇合理輸電線路、降低桿塔接地電阻、架設(shè)耦合地線、安裝路線型避雷器、安裝側(cè)向避雷器、增加避雷線并減少保護(hù)角、裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置、采用并聯(lián)保護(hù)間隙技術(shù)、優(yōu)化絕緣配合等技術(shù)在防雷接地技術(shù)中作用顯著。結(jié)論 對(duì)高壓輸電線路的防雷接地技術(shù)進(jìn)行研究，提升了輸電線路輸電穩(wěn)定性，值得推廣。

【關(guān)鍵詞】220KV高壓輸電線路 防雷 接地技術(shù)

0 引言

電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行是保證社會(huì)各部門正常運(yùn)作的重要前提，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)和電力的聯(lián)系將會(huì)越來越緊密，人們對(duì)供電可靠性的要求將越來越高。某些雷電、大風(fēng)等惡劣天氣頻繁發(fā)生的地區(qū)，電網(wǎng)跳閘的事故層出不窮，極大地影響了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和供電的可靠性。為保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠運(yùn)行，對(duì)雷擊事故發(fā)生原因進(jìn)行探討和分析，完善高壓輸電線路的防雷接地技術(shù)，很有必要。

1 高壓輸電線路雷擊放電原理

帶電荷的雷云是引起雷電放電現(xiàn)象的主要原因，雷云對(duì)大地的放電時(shí)多次循環(huán)重復(fù)的放電過程，在放電中分為先導(dǎo)放電和主放電兩個(gè)階段。雷電的電壓高、電流強(qiáng)度大、能量大。我國(guó)雷電的分布特點(diǎn)是：季節(jié)上，夏季多于春季；海陸分布上，陸地多雨海洋；地域上，南方多于北方。本節(jié)通過雷電參數(shù)、雷電流和雷電壓、雷擊跳閘率和耐雷水平等要素的分析，建構(gòu)高壓輸電線路的雷擊放電原理。

1.1 雷電參數(shù)

在采取防雷措施之前，對(duì)目標(biāo)區(qū)域的雷電活動(dòng)情況進(jìn)行綜合分析。綜合考量該區(qū)域的雷暴日、雷暴小時(shí)、地面落雷密度。雷暴日式一年中雷電發(fā)生的日期數(shù)，雷暴小時(shí)是一年中有雷電的小時(shí)數(shù)，這兩者反映的是雷電活動(dòng)的頻度。而地面的落雷密度，更能反映出云對(duì)地放電和云間放電，在我國(guó)一般采用r=0.015（次/平方公里·雷暴日）表示落雷密度[1]。

1.2 雷電流和雷電壓

雷電對(duì)地放電的實(shí)質(zhì)是雷云電荷瞬間向大地瞬間釋放的能量，通過固定波阻的雷電通道向地面?zhèn)鬏旊姶挪ǖ倪^程。在雷電放電的過程中，通過雷擊地面時(shí)產(chǎn)生的電流，根據(jù)此數(shù)據(jù)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算模型推算出雷電波的參數(shù)。得出如下的計(jì)算公式：

由于雷電流是單極性的脈沖波，按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，通過雷電幅值的分布概率計(jì)算雷電流幅值的分布概率：

根據(jù)相關(guān)計(jì)算模型，得出雷擊過電壓分為感應(yīng)雷過電壓和直擊雷過電壓。高壓電線在這兩種電壓下，是否采用避雷線差別很大。感應(yīng)雷過電壓經(jīng)過時(shí)，若線路上有避雷線，在其屏蔽的作用下，導(dǎo)線的感應(yīng)能力會(huì)下降。直擊雷過電壓時(shí)，若線路上無避雷線，雷擊將會(huì)直接擊中雷擊導(dǎo)線和雷擊塔頂[2]。

1.3 雷擊跳閘率與耐雷水平

雷擊跳閘率和耐雷水平是衡量輸電線路防雷性能優(yōu)劣的主要途徑。在假定每年40個(gè)雷擊日的情況下，可能引起跳閘的次數(shù)，估計(jì)線路真實(shí)運(yùn)行的遮斷情況。

平等導(dǎo)線之間存在著線間的電容和平等導(dǎo)線，若在避雷線上出現(xiàn)電壓行波，導(dǎo)線上就需要耦合出一個(gè)相應(yīng)的電壓。而這兩者之差，就是絕緣子在電線實(shí)際運(yùn)行中的電壓，計(jì)算公式為： 。

雷電流計(jì)算塔頂電位，計(jì)算線路運(yùn)行中導(dǎo)線絕緣上的實(shí)際電壓。線路的閃絡(luò)指的是超過絕緣子50%的電壓，雷電的耐雷水平指的是雷電對(duì)線路放電時(shí)的雷電流臨界值，這個(gè)臨界值往往使得絕緣閃絡(luò)的情況發(fā)生。由此可見，線路耐雷的水平和線路絕緣發(fā)生閃絡(luò)的頻率成反比。在這兩者之中，并不存在著絕對(duì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即絕緣子發(fā)生閃絡(luò)后，線路并不會(huì)一定發(fā)生跳閘的現(xiàn)象。在其中，通過工頻電弧的調(diào)節(jié)，可以將沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻電弧概率，計(jì)算公式如下： 。因此，針對(duì)建弧率的降低，可采取適當(dāng)調(diào)整絕緣子片數(shù)，采用消弧線圈和不接地的接地方式，減少絕緣子串上的工頻電廠強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)工頻電弧的穩(wěn)定，保證輸電線路在雷擊情況下安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 高壓輸電線路的防雷接地技術(shù)探討

2.1 選擇合理輸電線路

線路雷擊通常集中于選擇性雷區(qū)，選擇合理的輸電線路時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量避免這些雷區(qū)。在雷暴走廊、順風(fēng)河口和峽谷、潮濕盆地、突變地帶、導(dǎo)電性礦和地下水位較高的地區(qū)、有著良好土層土壤電阻率差別不大的地區(qū)，合理假設(shè)線路，避開已遭受雷區(qū)的地段，并對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

2.2 降低桿塔接地電阻

降低桿塔接地電阻是提高輸電線路抗擊雷電水平的重要技術(shù)。在施工中，通過接地電極和接地電阻相連的形式，改變接地電極的形狀、深埋、尺寸以及土壤的電阻率改變桿塔的接地電阻。通過降低雷擊電塔使電位的降低、降低絕緣子的過電壓程度，使線路的反雷擊水平提高，降低線路的雷擊跳閘率。

2.3 架設(shè)耦合地線

耦合地線一般應(yīng)用在接地電阻較高的線路中，通過在導(dǎo)線下方加設(shè)一條接地線的方式，提高線路的反雷擊水平，降低線路的防雷跳閘率。通過直掛式耦合地線和側(cè)面耦合地線的架設(shè)，防止雷電對(duì)線路的繞擊[3]。

2.4 安裝路線型避雷器

將線路型避雷器和線路的絕緣子串聯(lián)或者并聯(lián)，提升線路安裝處線路的反雷擊和繞擊的水平避免絕緣子發(fā)生閃絡(luò)的情況，降低雷擊跳閘率，達(dá)到防止雷擊的目的。在加裝避雷器之后，使雷電流發(fā)生變化，經(jīng)實(shí)踐證明，在220KV輸電線路上，采用避雷保護(hù)器之后，線路的雷擊閃絡(luò)故障率大幅度降低。

2.5 安裝側(cè)向避雷器

當(dāng)雷云中的先導(dǎo)放電在距離地面一定高度時(shí)，通過避雷針的安裝，能將雷電的最大強(qiáng)度轉(zhuǎn)移帶接閃器的連線上。桿塔側(cè)針技術(shù)通過增強(qiáng)避雷線的保護(hù)范圍，降低輸電線路的繞擊率。

增加避雷線并減少保護(hù)角

架設(shè)避雷線在防止雷直擊導(dǎo)線中具有重要作用，同時(shí)，在線路的運(yùn)行中，具有分流、降低絕緣子電壓對(duì)導(dǎo)線的耦合、降低導(dǎo)線上感應(yīng)過電壓等作用。在保護(hù)角的控制上，控制導(dǎo)線高度，使桿塔中心和導(dǎo)線的位置盡量靠近，另外，也可通過增加絕緣子片數(shù)和數(shù)量的增加，減小避雷線的保護(hù)角。

2.7 裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置

線路具有自動(dòng)恢復(fù)的性能，線路在閃絡(luò)后通過跳閘能自行消除閃絡(luò)造成的影響。故而應(yīng)在線路中裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置，降低線路的雷擊反應(yīng)時(shí)間。

2.8 采用并聯(lián)保護(hù)間隙技術(shù)

利用絕緣子串并聯(lián)一對(duì)金屬電極之間的間隙，能保護(hù)絕緣子免受電弧的灼燒。在絕緣子的選擇上，一般使用符合絕緣子和瓷和玻璃絕緣子。安裝方式分為橫擔(dān)側(cè)安裝和線路側(cè)安裝。如圖1所示：

2.9 優(yōu)化絕緣配合

絕緣配合的最終目的是提升電氣設(shè)備的絕緣水平，在綜合考量電力系統(tǒng)可能承受的各種電壓的耐受特性下，確定合理的絕緣水平，能起到保證線路高效安全運(yùn)行的目的。通過絕緣子片數(shù)、塔頭空氣間隙、線路、雙回輸電線路的選擇，優(yōu)化不同情況下絕緣子的配合，實(shí)現(xiàn)保證線路安全運(yùn)行的目的。

3 結(jié)語

高壓電線的安全運(yùn)行，保證了整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，應(yīng)在實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)的不斷總結(jié)中，通過提升抗雷擊的高壓接地技術(shù)，采取科學(xué)合理的措施，保證人民的生產(chǎn)生活。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅真海、蕭定輝.淺議220kV韶郭線安裝氧化鋅避雷器后的運(yùn)行效果[J].廣東電力.2010，8（20）：30～31.

[2]解廣潤(rùn).電力系統(tǒng)過電壓. 北京：水利電力出版社

[J].2010，7（12）：89-90.