220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計(jì)分析

陳 果（國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司岳陽(yáng)供電分公司，湖南岳陽(yáng)414000）

220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計(jì)分析

陳 果（國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司岳陽(yáng)供電分公司，湖南岳陽(yáng)414000）

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域的用電量大幅上漲，這對(duì)于220kV高壓輸電線路的安全運(yùn)行提出了更高的要求。雷電作為一種常見的自然現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅著220kV高壓輸電線路的運(yùn)行安全，為了確保220kV高壓輸電線路安全、可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行，應(yīng)優(yōu)化防雷設(shè)計(jì)，結(jié)合220kV高壓輸電線路運(yùn)行特點(diǎn)，加強(qiáng)防雷設(shè)計(jì)控制，防止220kV高壓輸電線路受到雷擊而發(fā)生跳閘事故。

220kV高壓輸電線路；防雷設(shè)計(jì)；電阻

1 220kV高壓輸電線路雷擊過程

1.1 產(chǎn)生雷擊

220kV高壓輸電線路多是金屬材料，并且大部分高壓輸電線路多設(shè)計(jì)為架空結(jié)構(gòu)，220kV高壓輸電線路受到雷擊時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生大量感應(yīng)電流，而這些感應(yīng)電流很容易進(jìn)入供電線路，嚴(yán)重威脅電力設(shè)施的運(yùn)行安全，甚至還會(huì)造成電力通信系統(tǒng)遭受損壞，無(wú)法正常、安全的輸電。當(dāng)前，很多220kV高壓輸電線路都設(shè)置了閥型避雷設(shè)施，而有些避雷設(shè)備殘壓較高，并且反應(yīng)較慢，使得220kV高壓輸電線路出現(xiàn)暫態(tài)過電壓。

1.2 感應(yīng)電流

雷雨天氣環(huán)境中，220kV高壓輸電線路受到雷電侵害會(huì)產(chǎn)生大量感應(yīng)電流，雷云對(duì)大地進(jìn)行放電，會(huì)導(dǎo)致220kV高壓輸電線路中形成自由移動(dòng)電荷，然后雷電沖擊波逐漸向高壓輸電線路兩側(cè)移動(dòng)，并且移動(dòng)的自由電荷也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而和線路電阻產(chǎn)生雷電感應(yīng)電壓，從而嚴(yán)重影響電力設(shè)施運(yùn)行安全。

1.3 形成雷擊侵害

當(dāng)雷電侵害220kV高壓輸電線路時(shí)，主要會(huì)經(jīng)歷以下幾個(gè)階段：①雷電侵害220kV高壓輸電線路時(shí)產(chǎn)生過電壓；②220kV高壓輸電線路發(fā)生閃絡(luò)；③220kV高壓輸電線路慢慢恢復(fù)為工頻電壓狀態(tài)；④220kV高壓輸電線路跳閘，停止輸電。

2 220kV高壓輸電線路防雷設(shè)計(jì)存在的問題

2.1 設(shè)計(jì)水平較低

220kV高壓輸電線路施工設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常重要、專業(yè)的過程，有些設(shè)計(jì)人員的專業(yè)技術(shù)能力不足，這使得各地區(qū)的220kV高壓輸電線路設(shè)計(jì)存在較大差異，一些設(shè)計(jì)人員沒有考慮到當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境、氣候、地域等因素，在設(shè)計(jì)220kV高壓輸電線路時(shí)，生搬硬套，設(shè)計(jì)方法比較落后，特別是沒有對(duì)比和參考當(dāng)?shù)氐慕拥仉娮杌蛘咄寥离娮杪嗜≈?，使?20kV高壓輸電線路在后期運(yùn)行中頻繁遭受雷擊。

2.2 接地電阻較高

220kV高壓輸電線路運(yùn)行過程中，很多接地裝置的日常維護(hù)檢修不到位，運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)，造成接地裝置某些零部件發(fā)生腐蝕，使得接地電阻不斷升高，對(duì)于220kV高壓輸電線路的穩(wěn)定性和安全性有著直接影響，并且回路檢測(cè)過程中，若高壓輸電線路架桿中發(fā)生腐蝕或者放置的電極不達(dá)標(biāo)，很容易導(dǎo)致線路發(fā)生雷擊侵害。

2.3 高壓輸電設(shè)備焊接點(diǎn)質(zhì)量差

220kV高壓輸電線路運(yùn)行過程中，很多高壓輸電設(shè)備的焊接點(diǎn)質(zhì)量較差，再加上日常的維護(hù)檢修不到位，很容易造成220kV高壓輸電線路發(fā)生跳閘故障，例如，高壓輸電設(shè)備安裝施工時(shí)，有些接地體接頭深度較淺或者焊接長(zhǎng)度過短，這導(dǎo)致220kV高壓輸電線路發(fā)生意外跳閘事故，嚴(yán)重影響電網(wǎng)輸電安全性。

2.4 雷電隨機(jī)性較大

雷電作為一種常見的自然現(xiàn)象，具有較大的隨機(jī)性，往往無(wú)規(guī)律可循，并且很多地區(qū)的雷電活動(dòng)非常頻繁，我國(guó)天氣預(yù)報(bào)技術(shù)不斷發(fā)展，但是仍然具有一定的局限性，特別是對(duì)于雷電活動(dòng)無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)防措施也不到位，這使得無(wú)法正確分析220kV高壓輸電線路遭受雷擊的閃絡(luò)類型。

3 220kV高壓輸電線路防雷設(shè)計(jì)策略

3.1 合理設(shè)置避雷線

為了提高220kV高壓輸電線路的防雷效果，應(yīng)合理設(shè)置避雷線，充分發(fā)揮避雷線的應(yīng)用保護(hù)作用，并且避雷線可有效分流巨大的雷擊電流，使桿塔中流入的電流大幅度減少，從而避免電力設(shè)施受到強(qiáng)大電流侵害而遭受破壞。同時(shí)，通過合理設(shè)置避雷線，可對(duì)輸電線電壓實(shí)現(xiàn)有效屏蔽，從而減少雷擊感應(yīng)電壓，并且利用輸電線路的耦合作用，在一定程度上課降低220kV高壓輸電線路絕緣電壓。另外，架設(shè)避雷線時(shí)通常都遵循一定的原則，線路電壓和避雷效果成正比，隨著電壓的升高，可獲得明顯的避雷效果，所以為了保障220kV高壓輸電線路的安全性和穩(wěn)定性，優(yōu)化避雷線架設(shè)。

3.2 降低桿塔接地電阻

通過降低桿塔的接地電阻，降低回路電阻，降低雷電過電壓和絕緣體過電壓，減少雷擊電流對(duì)輸電線路的影響，有效降低雷擊跳閘率。接地電阻和土壤電阻率和接地電極形式，在避雷線安裝頻率條件下不同土壤電阻率輸電線路桿塔的情況下顯示在標(biāo)準(zhǔn)的接地電阻表不應(yīng)超過，通過改變土壤電阻率和接地電極降低桿塔接地電阻。

表1 輸電線路桿塔工頻接地電阻表

在實(shí)際施工過程中，具體降低桿塔接地電阻的方法包括：①對(duì)桿塔水平接地體填充電阻率低的物質(zhì)，即施加降阻劑，或因地制宜利用桿塔附近低電阻率的物質(zhì)，這種方法施工簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)；②將水平外延接地，這種方法成本較低，對(duì)環(huán)境影響小，能夠有效降低接地電阻；③深埋桿塔接地極，使接地極與地下較低電阻率的土壤接觸，但這種方法施工難度較大，一般不采用。

3.3 安裝線路型避雷器

安裝避雷器、避雷器和線路絕緣子串并聯(lián)，能有效保護(hù)絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)，降低線路雷擊跳閘率。避雷器安裝完畢，如果線路被雷擊，雷電將穿過塔流到地上，或被雷擊線進(jìn)入相鄰的塔。當(dāng)電壓大于避雷器的觸發(fā)電壓、電流并聯(lián)避雷器避雷器動(dòng)作，進(jìn)線通過大多數(shù)電線，提高了導(dǎo)體的電位，減少潛在的架空線差，電位差小于絕緣子串閃絡(luò)絕緣子串閃絡(luò)電壓不發(fā)生。在一般情況下，220kV輸電線路防雷、耐雷水平塔將達(dá)到200～300kA的分，有效防止雷電繞擊和背，具有良好的防雷效果。

3.4 安裝自動(dòng)重合閘

220kV高壓輸電線路發(fā)生跳閘故障以后，由于雷擊發(fā)生的工頻電弧和沖擊閃絡(luò)往往引發(fā)快速游離，很容易導(dǎo)致220kV高壓輸電線路發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞。所以為了提高防雷水平，應(yīng)結(jié)合220kV高壓輸電線路的具體運(yùn)行狀態(tài)，合理安裝自動(dòng)重合閘，考慮到中性點(diǎn)接地電網(wǎng)中大多數(shù)雷擊事故都出現(xiàn)單相閃絡(luò)，所以可采用科學(xué)、合理的單相重合閘，一方面減少斷路器運(yùn)行故障的維修工作量，另一方面有效降低對(duì)于電網(wǎng)安全供電的影響。

4 結(jié)論

220kV高壓輸電線路在我國(guó)分布廣泛，是連接各個(gè)變電站和重要用戶的主要形式，其安全運(yùn)行直接影響到用戶可靠供電以及電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。線路防雷性能主要體現(xiàn)在雷擊跳閘率和線路防雷水平，其中有內(nèi)部關(guān)系，防雷水平高，防雷性能越好，雷擊跳閘率下降。在采取高壓輸電線路防雷措施時(shí)，要考慮多種因素，采用合理有效的對(duì)策。

[1]李 壬.220kV輸電線路防雷接地技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（21）：216.

TM862

A

2095-2066（2016）35-0032-02

2016-12-2

陳 果（1984-），男，本科，主要從事輸電線路運(yùn)行與檢修等工作。