220 kV電網(wǎng)輸電線路防雷技術(shù)及其應(yīng)用研究

姚孟平+秦保國(guó)+許勇

摘 要：隨著我國(guó)高壓輸電線路的增多，雷擊對(duì)于高壓輸電線路的危害也日益增大，如何運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)降低雷擊對(duì)于高壓輸電線路的危害，是需要進(jìn)行不斷研究與解決的問(wèn)題。文章以220 kV高壓輸電線路為例探討了幾種降低雷擊對(duì)于高壓輸電線路的危害的方法，以便為相關(guān)工作者提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：220 kV電網(wǎng)；輸電線路；防雷技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)用電的需求日益增加，我國(guó)電網(wǎng)迅速發(fā)展，各種高新技術(shù)及高科技設(shè)備逐漸應(yīng)用到電網(wǎng)中。220 kV高壓輸電線路在我國(guó)電網(wǎng)中占有相當(dāng)大的比例，雷電對(duì)于電網(wǎng)的破壞性非常大，因此，在220 kV高壓輸電線路的建設(shè)與維護(hù)過(guò)程中，防雷工作尤為重要，為了保證人民的用電安全，減少雷擊對(duì)于電網(wǎng)的影響，必須對(duì)電網(wǎng)的防雷技術(shù)不斷進(jìn)行改進(jìn)與完善。

1 雷擊對(duì)220 kV高壓輸電線路產(chǎn)生的影響

雷電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，它會(huì)攜帶強(qiáng)大的電流，電流擊中高壓線會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)力沖擊波，這種強(qiáng)力沖擊波能在瞬間切斷高壓輸電線路，導(dǎo)致線路不能夠正常運(yùn)行，可能會(huì)造成輸電設(shè)備短路甚至導(dǎo)線被燒毀的現(xiàn)象。制作220 kV輸電線路所使用的材料中，金屬含量非常高，高壓輸電線路相對(duì)于低壓輸電線路來(lái)說(shuō)，更容易受到雷擊，在雷擊中受到的危害程度也會(huì)更重。目前，為了防止高壓輸電線路遭受雷擊危害，大部分都裝有避雷針和避雷線等防雷設(shè)備，但是在實(shí)際使用過(guò)程中，有些防雷裝置會(huì)出現(xiàn)暫態(tài)過(guò)電壓，在這種情況下，這些防雷裝置的效果就不能很好地體現(xiàn)出來(lái)。

在雷電擊中220 kV高壓輸電線路時(shí)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生比較大的影響。220 kV高壓輸電線路在遭受雷擊的情況下會(huì)產(chǎn)生比較高的過(guò)電壓，遭雷擊后高壓輸電線路可能會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)的現(xiàn)象，出現(xiàn)工頻電壓，在遭受雷擊后，220 kV高壓輸電線路會(huì)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，使線路不能正常供電，影響日常的生產(chǎn)與生活用電。

在雷電的形成過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一種雷云，雷云對(duì)220 kV高壓輸電線路的導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生較大的影響，使導(dǎo)線出現(xiàn)靜電感應(yīng)，這時(shí)，一旦雷云開(kāi)始放電，雷云與導(dǎo)線之間會(huì)出現(xiàn)巨大的感應(yīng)電壓，吸引雷電，這會(huì)嚴(yán)重影響到220 kV高壓輸電線路的安全。

2 220 kV高壓輸電線路的防雷技術(shù)及應(yīng)用

2.1 架設(shè)避雷線

為了防止高壓輸電線路遭受雷擊危害，大部分高壓輸電線路都架設(shè)了避雷線，這也是高壓輸電線路防雷擊最基本和最有效的措施，在高壓輸電線路中架設(shè)避雷線能夠防止雷電擊中導(dǎo)線，它還可以對(duì)雷電的電流進(jìn)行分流，使流經(jīng)塔桿的雷電流降低，減小塔頂電位。避雷線還可以對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生耦合作用，減小線路絕緣子的電壓，避雷線可以對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生屏蔽作用，使得線上的感應(yīng)過(guò)電壓大大降低。在避雷線的使用中，輸電線路電壓越高，避雷線能夠產(chǎn)生的效果就越好，避雷線的造價(jià)在線路總造價(jià)中所占的比例也就越低，所以，我國(guó)110 kV以上的輸電線路基本都架設(shè)有避雷線。

2.2 在220 kV高壓輸電線路上安裝自動(dòng)重合閘裝置

在高壓輸電線路遭受雷擊之后，一般都會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)性接地故障，多種情況下，線路跳閘后都可以成功進(jìn)行自動(dòng)重合，所以，在220 kV高壓輸電線路上安裝線路自動(dòng)重合閘裝置，可以防止長(zhǎng)時(shí)間的停電現(xiàn)象出現(xiàn)，提高供電的穩(wěn)定性。

2.3 降低桿塔接地電阻

220 kV高壓輸電線路桿塔接地電阻值的高低是影響塔頂電位高低的主要因素。如果在遭受雷擊時(shí)，桿塔接地電阻過(guò)大，塔頂電位就會(huì)升高，會(huì)對(duì)線路產(chǎn)生反擊。如果在遭受雷擊時(shí)，接地電阻滿足相關(guān)要求（見(jiàn)圖1），這時(shí)絕大多數(shù)的電流會(huì)沿著桿塔導(dǎo)到大地之中，不會(huì)對(duì)線路的絕緣性能造成破壞，這樣能夠保證高壓輸電線路安全運(yùn)行。

2.4 提高220 kV高壓輸電線路的絕緣水平

絕緣子性能的好壞對(duì)于輸電線路耐雷水平的高低影響非常大，在輸電線路管理單位對(duì)于線路進(jìn)行管理的過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)絕緣子的管理，加大絕緣子的監(jiān)測(cè)力度，對(duì)于劣質(zhì)絕緣子要及時(shí)進(jìn)行更換，保證絕緣子的質(zhì)量符合工程質(zhì)量要求。在雷擊現(xiàn)象較為頻繁的地區(qū)，要加強(qiáng)線路之間的絕緣配合，提高線路的耐雷擊水平。高壓輸電線路單串懸垂絕緣子串的絕緣子為7片，單串耐張絕緣子串的絕緣子為8片的情況下，能夠滿足高壓輸電線路的防雷要求。

在雷電產(chǎn)生之后，如果雷電擊到桿塔或上導(dǎo)線，上導(dǎo)線絕緣會(huì)先被擊穿，這時(shí)雷電流在經(jīng)桿塔進(jìn)入大地時(shí)，就能夠避免兩相閃絡(luò)。在使用差絕緣方式的高壓輸電線路中，都取得了不錯(cuò)的防雷效果，但是這種效果適用范圍有限，對(duì)于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，并且導(dǎo)線為三角形排列的情況使用這種措施，可以起到很好的防雷效果，根據(jù)實(shí)際情況的計(jì)算，在采用差絕緣的高壓輸電線路中，線路的耐雷水平可以在原來(lái)的基礎(chǔ)上提高24%。

在現(xiàn)代高壓及超高壓輸電線路的建設(shè)中，越來(lái)越多地使用了同桿架設(shè)的雙回路線路，這一類的線路通常情況下采用普通的防雷措施滿足不了要求，可以采用不平衡絕緣的方式降低雙回路雷擊同時(shí)跳閘率，通過(guò)這種方式可以保證高壓輸電線路的連續(xù)供電。不平衡絕緣的原則是使雙回路絕緣子串片數(shù)存在一定的差異，在雷擊中，絕緣子串片數(shù)較少的回路就會(huì)先出現(xiàn)閃絡(luò)，而閃絡(luò)后的導(dǎo)向可以擔(dān)當(dāng)?shù)拙€的功能，這樣就能使另一回路導(dǎo)線的耦合作用增加，讓高壓輸電線路不發(fā)生閃絡(luò)，從而使它的耐雷水平得到提高，另一回路在這個(gè)過(guò)程中能夠連續(xù)供電，不至于出現(xiàn)斷電現(xiàn)象。

2.5 在220 kV高壓輸電線路上裝設(shè)耦合地線

在有的高壓輸電線路上，已經(jīng)裝設(shè)了避雷線的情況下還是經(jīng)常遭受雷擊，而且對(duì)于接地線的電阻也很難再進(jìn)行降低，這時(shí)我們可以在導(dǎo)線下方再增加一條架空地線，這條地線被稱之為耦合地線。耦合地線的作用不是用來(lái)減少繞擊率，而是用它來(lái)使該基桿塔地網(wǎng)與相鄰桿段的地網(wǎng)之間能夠連接良好，這就相當(dāng)于在底下埋設(shè)了連續(xù)伸長(zhǎng)的接地體，在雷電對(duì)輸電線路進(jìn)行反擊時(shí)能夠增大對(duì)相鄰桿塔的分流系數(shù)和導(dǎo)、地線間的耦合系數(shù)，這就相當(dāng)于降低了塔桿的接地電阻，對(duì)高壓輸電線路形成一種保護(hù)，讓線路不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象。實(shí)踐證明，在一些經(jīng)常遭受電擊的輸電線路上加裝耦合地線后，這些線路在遭受電擊后的跳閘率較原來(lái)降低了40%～50%左右。

2.6 在220 kV高壓輸電線路防雷過(guò)程中應(yīng)用雷電定位系統(tǒng)

雷電定位系統(tǒng)是一種全新的高水平現(xiàn)代科技，它能夠?qū)纂娺M(jìn)行全自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)高壓輸電線路遭受雷擊跳閘之后，運(yùn)用雷電定位系統(tǒng)能夠?qū)υ馐芾讚舻臈U塔進(jìn)行準(zhǔn)確定位，幫助線路維修人員快速找到故障點(diǎn)，節(jié)省線路維修人員的時(shí)間，能夠使輸電線路盡快恢復(fù)供電，確保高壓輸電線路供電的連續(xù)性。高壓輸電線路的管理人員還可以對(duì)累積的雷電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握雷電活動(dòng)的規(guī)律與特性，幫助日后的防雷工作開(kāi)展。

3 結(jié)語(yǔ)

雷電現(xiàn)象的出現(xiàn)具有隨機(jī)性、分散性與復(fù)雜性，220 kV高壓輸電線路遭受雷擊的概率也具有多樣性，雷擊對(duì)于220 kV高壓輸電線路的危害不可能徹底避免和完全消失，需要不斷地進(jìn)行探索與嘗試，把雷擊對(duì)220 kV高壓輸電線路的危害降到最低，最大程度保障人民的生產(chǎn)生活用電安全。