220 kV輸電線路防雷研究

何其彬

摘 要：電力系統(tǒng)中，220 kV的高壓輸電線是重要的組成部分之一，與其他中低壓線路相比，受到雷擊災(zāi)害的影響更大。文章就220 kV輸電線路的防雷問題進(jìn)行研究，并找出防雷保護(hù)措施。近年來，防雷輸電線路的研究極大提高了防雷水平。各種防雷技術(shù)的出現(xiàn)，是當(dāng)今輸電線路中最有效的措施，同時(shí)還是維護(hù)、運(yùn)行、施工的關(guān)鍵性工作。

關(guān)鍵詞：220 kV 輸電線路 防雷

中圖分類號(hào)：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）11（b）-0040-02

電網(wǎng)中發(fā)生事故的主要原因多數(shù)為輸電線路的故障，其中輸電線路的故障主要由雷擊跳閘問題造成的。因自然環(huán)境的影響，損壞設(shè)備，影響正常的工作運(yùn)行，大面積的停電容易出現(xiàn)惡性后果。這些損壞對(duì)日常生活造成極大的惡劣的社會(huì)影響，引起社會(huì)恐慌。近年來，防雷輸電線路的研究，極大提高了防雷水平。各種防雷技術(shù)的出現(xiàn)，是當(dāng)今輸電線路中最有效的措施，同時(shí)還是維護(hù)、運(yùn)行、施工最重要的關(guān)鍵性工作。

1 220 kV輸電線路雷擊的產(chǎn)生

1.1 220 kV輸電線路的雷電成因

雷電多出現(xiàn)在積雨云天氣中，是雷電大氣中的放電現(xiàn)象，溫度和氣流不同的運(yùn)動(dòng)下，使得積云雨能夠在相應(yīng)地摩擦中來電，形成帶電荷的云層?？偟膩碚f，電荷不斷地積累下，雷雨電壓逐漸升高，且?guī)в胁煌姾衫自坪痛蟮赝癸@物。當(dāng)接近到某一程度時(shí)，可能會(huì)發(fā)生激烈的放電現(xiàn)象，且出現(xiàn)強(qiáng)烈的閃光現(xiàn)象。由于在放電時(shí)溫度能夠一度達(dá)到2 000℃，空氣受到熱力后，發(fā)生急劇膨脹的情況，隨著發(fā)生爆炸轟鳴聲，最終產(chǎn)生雷鳴和閃電。

雷電的產(chǎn)生與氣象條件、緯度有著密切關(guān)聯(lián)，通常情況下，山地雷電與平原相比建筑物較高，受到雷擊的機(jī)會(huì)較多、220 kV輸電線路為長距離的輸電線路，線路多是金屬構(gòu)筑物，所以，通過的地區(qū)大多為人類活動(dòng)相對(duì)較少的平原、山區(qū)，這些地區(qū)的地形由于比較空曠，容易大面積地遭遇雷擊。

1.2 架空和電線感應(yīng)的起電情況

在雷電形成的過程中，220 kV線路的導(dǎo)線因受到雷云的影響產(chǎn)生了一定的靜電感應(yīng)，因此，當(dāng)雷云放電時(shí)，大量的積壓電荷能夠形成上千伏的雷電感應(yīng)電壓，這些電壓能夠在一定程度上威脅高壓線路的安全運(yùn)行。

2 線路防雷裝置的開發(fā)和利用

220 kV輸電線路中，線路防雷裝置一般在多短針驅(qū)雷的裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)的，主要應(yīng)用于線路防雷的線路裝置中。自上世紀(jì)80年代初，出現(xiàn)多次輸電線路遭遇雷劈事件。常規(guī)的避雷效果不完善，線路防雷裝置中開發(fā)出許多短針驅(qū)雷裝置，這一驅(qū)雷裝置一般被應(yīng)用到智能大廈中。輸電線路的具體防雷實(shí)質(zhì)上可被歸結(jié)為桿塔頭部的防雷裝置，用于超高建筑的防雷。針對(duì)防雷運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)而言，避雷線能夠避免設(shè)備遭雷擊，因而，在輸電線路中桿塔塔頭和附近的方位不被遭遇雷擊，輸電線路的跳閘幾率便會(huì)大大降低。

3 220 kV輸電線路防雷措施

3.1 架設(shè)避雷線

輸送電線路中最基本的防雷措施是架設(shè)避雷線，避雷線的功能不僅可以防止雷直擊導(dǎo)線，還可在雷擊塔頂時(shí)對(duì)雷電流有分流作用，減少入桿塔的雷電流，降低塔頂?shù)狞c(diǎn)位，對(duì)導(dǎo)線具有一定的耦合作用。降低雷擊桿塔時(shí)塔頭絕緣上的電壓。避雷線在一定的程度上對(duì)導(dǎo)線具有屏蔽作用，對(duì)導(dǎo)線上感應(yīng)的電壓造成一定的降低。220 kV的輸電線路中架設(shè)避雷線，在每年平均雷暴日數(shù)不超過15天的地區(qū)或者相應(yīng)地運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明雷電活動(dòng)輕微的地區(qū)架設(shè)單根接地線，而在山區(qū)一般則要架設(shè)雙地線，220 kV的輸電線路的對(duì)邊導(dǎo)線的相應(yīng)保護(hù)角應(yīng)該不大于15度。

3.2 應(yīng)用線路型的避雷器

220 kV輸電線路中線路型避雷器采用在一定程度上提高線路的運(yùn)行水平，能夠履行避雷針最主要的功能，不僅能夠降低跳閘發(fā)生的頻率還能夠使得線路有效地抵御雷擊。線路型避雷器的應(yīng)用能夠在一定程度上有效降低跳閘現(xiàn)象的發(fā)生，使得220 kV的電壓線路在安裝避雷器后，在某種程度上較好地提高桿塔的過電壓，使得大于線路的感應(yīng)電壓與串聯(lián)電壓絕緣。只有這樣才能夠有效地將雷電電流被積極引入到相應(yīng)地接地網(wǎng)中，接地網(wǎng)能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的保護(hù)。最后，在實(shí)踐的過程中為了打好更加完善地防雷效果，能夠有效地采用多個(gè)避雷器相互組合的具體使用方式。針對(duì)具體的實(shí)踐而言，如果220 kV的輸電線路中沒有安裝線路型的避雷器，當(dāng)桿塔受到電阻沖擊時(shí)，桿塔的耐雷水平一般平均較低，如果接地電阻值相對(duì)較小時(shí)，輸電線路的耐雷水平便會(huì)提高好多。因線路不同，安裝線路避雷器后能夠使得耐雷水平發(fā)生相應(yīng)地變化。當(dāng)出現(xiàn)輸電線路遭遇雷擊時(shí)，雷擊的電波便會(huì)沿著線路進(jìn)行傳播。由于雷電波在傳播的過程中需要一定的時(shí)間，需從一個(gè)桿塔傳遞到下一個(gè)桿塔，如果桿塔與桿塔之間的距離發(fā)生變化，便導(dǎo)致避雷線后的輸電線路中的耐雷水平也不相同。具體的輸電線路中，耐雷水平隨著桿塔距離的增加后進(jìn)行增大的，主要因?yàn)闂U塔距離小時(shí)，避雷線上的殘壓與絕緣子串中的電壓相比依舊較低。此時(shí)此刻，耐雷水平較高。從某種意義上而言，桿塔距離的增加，能夠?qū)⒗纂姷碾娏鬟M(jìn)行分流，不斷增加作用在絕緣子串上的電壓，造成輸電線路中的耐雷水平下降。

3.3 桿塔接地電阻降低

220 kV的輸電線路中，接地電阻和耐雷水平的關(guān)系成反比，有效降低桿塔電阻使輸電線路的防雷性能能夠得到有效增強(qiáng)，還能夠在某種程度上降低雷擊時(shí)輸電線路的過電壓作用。桿塔接地電阻的降低，采用的通常是增設(shè)接地裝置，利用外部接地裝置和連續(xù)的接地線沿著線路埋設(shè)兩根接地線，接地線能夠與基塔的裝置進(jìn)行連接，連接之后，就不需要再做其他的裝置了。針對(duì)上述方式運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)表明，增長接地極的長度以及采用垂直接地體，是降低桿塔接地電阻極為有效地重要措施之一。220 kV輸電線路中不可避免會(huì)經(jīng)歷山區(qū)線路，這些輸電線路位于高土壤電阻率地區(qū)，需要對(duì)電阻超規(guī)的桿塔進(jìn)行改善，具體做法是：（1）將接地電阻率降低到合理的范圍內(nèi)；（2）依照規(guī)定的日期對(duì)全線的桿塔接地電阻進(jìn)行測試，在測試的過程中如果遇到不合格的接地電阻應(yīng)該進(jìn)行及時(shí)的處理和更換。

3.4 增加耦合地線

220 kV電壓中為了提高線路的防雷性能，減少線路的雷擊跳閘率，可利用在導(dǎo)線的下方或者導(dǎo)線的周圍增設(shè)耦合地線，耦合地線和架空地線方法的使用在某種程度上增強(qiáng)電線路防雷性能的機(jī)理。輸電線路防雷性能機(jī)理的提高，能夠在某種程度上提高避雷線和輸電線之間耦合系數(shù)，這種方法雖然不能夠在一定程度上減少繞擊率，但可以起到分流和耦合作用。因此，降低桿塔絕緣上所能夠承受住的電壓能夠在某種程度上提高輸電線路的耐雷水平。

3.5 提高線路的絕緣性

絕緣能力的好與否直接與絕緣子性能有一定關(guān)系，雷擊頻發(fā)地段需要采用相應(yīng)措施進(jìn)行強(qiáng)化。強(qiáng)化輸電線路與絕緣進(jìn)配合，能夠在一定程度上提高絕緣的耐雷水平。事實(shí)證明，絕緣子數(shù)量的增加或者等級(jí)的提高，能夠大大提高耐雷水平，還會(huì)大大降低雷擊跳閘的相應(yīng)幾率。復(fù)合材料的合成絕緣子因質(zhì)量好、強(qiáng)度高、重量輕以及防污性能強(qiáng)而受到輸電線路企業(yè)的喜愛。

參考文獻(xiàn)

[1] 叢義宏.內(nèi)蒙古220 kV輸電線路防雷分析及解決措施[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010（8）：86-87.

[2] 李明貴.廣西110～220 kV輸電線路防雷調(diào)查研究[J].廣西電力技術(shù)，2001（1）：17-20.

[3] 汪勇.220 kV輸電線路防雷技術(shù)研究[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2013（11）：303.

[4] 楊柳青.高壓輸電線路防雷措施改進(jìn)研究[J].廣東科技，2012（19）：56-57.