芻議220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計

白陽

摘 要：在經(jīng)濟的不斷發(fā)展過程中，電力資源起到了至關(guān)重要的作用，是我國社會生產(chǎn)生活正常運轉(zhuǎn)的保障。隨著電力資源需求的不斷上漲，也給電力系統(tǒng)的運行可靠性提出了巨大挑戰(zhàn)。220kV高壓輸電線路作為電力資源輸送的關(guān)鍵部分，能夠保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。但是，在220kV高壓輸電線路投入運營后，容易受到雷電的影響，導(dǎo)致220kV高壓輸電線路出現(xiàn)故障。因此，應(yīng)該不斷完善220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計，減輕雷電造成的影響。本文將通過分析220kV高壓輸電線路防雷設(shè)計存在的問題，探索220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計策略。

關(guān)鍵詞：220kV；高壓輸電線路；防雷設(shè)計

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）22-0169-02

在新時期現(xiàn)代化的建設(shè)過程中，用電量急劇上漲，這對于電力系統(tǒng)的運行狀況提出了更高的要求。電網(wǎng)企業(yè)也意識到電力系統(tǒng)在社會生產(chǎn)生活中的重要性，積極完善電網(wǎng)架構(gòu)體系，應(yīng)用先進的技術(shù)手段提升電力系統(tǒng)的安全性與可靠性，在保障社會用電的同時，能夠應(yīng)對激烈的市場競爭，保持強大的發(fā)展活力。220kV高壓輸電線路的穩(wěn)定運行，是保障將電力資源安全輸送至社會各領(lǐng)域的基礎(chǔ)和前提。在220kV高壓輸電線路的維護管理過程中，最重要的一項工作就是防雷設(shè)計。這是因為220kV高壓輸電線路多設(shè)置在野外，在常年運行中容易受到雷電的影響，嚴重時會導(dǎo)致整個220kV高壓輸電線路的癱瘓。因此，不斷完善220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計，對于企業(yè)和社會具有現(xiàn)實意義。

1 220kV高壓輸電線路雷擊全過程分析

1.1 雷擊的產(chǎn)生

在夏季多雨期，雷電的發(fā)生比較頻繁，雖然放電時間較短，但是產(chǎn)生的電流卻能夠達到20A。當如此之高的電流作用于220kV高壓輸電線路時，如果不采取相應(yīng)的防雷措施，就會對線路造成嚴重的損害，影響其正常工作。

220kV高壓輸電線路材料為金屬材料，架空結(jié)構(gòu)的設(shè)計使得在雷電天氣會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。供電線路受到感應(yīng)電流影響后，可能會對相關(guān)設(shè)備造成嚴重的損害，影響220kV高壓輸電線路的正常運行，對社會生產(chǎn)生活造成損失的同時，也存在一定的安全威脅。閥型避雷設(shè)施已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于220kV高壓輸電線路之中，但是由于某些避雷設(shè)備存在較高的殘壓，這就會導(dǎo)致暫態(tài)過電壓發(fā)生在220kV高壓輸電線路中。

1.2 感應(yīng)電流的產(chǎn)生

感應(yīng)電流會在雷電天氣時出現(xiàn)在220kV高壓輸電線路上，自由移動負荷因為云層和大地之間的放電而大量存在于220kV高壓輸電線路中，雷電沖擊波會移動至220kV高壓輸電線路兩端，感應(yīng)電流會由于移動自由電荷的存在而產(chǎn)生。雷電感應(yīng)電壓就會由于線路電阻與感應(yīng)電流的存在而出現(xiàn)，對于220kV高壓輸電線路的正常運轉(zhuǎn)造成影響[1]。

1.3 雷擊侵害的產(chǎn)生

首先，由于雷電的存在，導(dǎo)致220kV高壓輸電線路上產(chǎn)生過電壓，這是雷擊對于220kV高壓輸電線路造成侵害的首要階段。其次，閃絡(luò)現(xiàn)象會發(fā)生在220kV高壓輸電線路中，也會對輸電線路造成侵害。再其次，220kV高壓輸電線路呈現(xiàn)為工頻電壓狀態(tài)。最后，由于上述階段雷擊的綜合作用，使得220kV高壓輸電線路出現(xiàn)跳閘的狀況，使得整個電力系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓。

反擊破壞會導(dǎo)致次生性危害發(fā)生在220kV高壓輸電線路中，這是由于避雷設(shè)備遭受雷擊，使得避雷設(shè)備無法正常工作，出現(xiàn)短路的狀況。當反擊破壞發(fā)生時，會導(dǎo)致斷線的狀況發(fā)生，出現(xiàn)大面積的電力事故。

2 220kV高壓輸電線路防雷設(shè)計存在的問題

2.1 雷擊具有一定的隨機性

作為一種自然現(xiàn)象，雷電的發(fā)生具有一定的隨機性，當夏季來臨時，我國很多地區(qū)會成為雷電頻發(fā)區(qū)，對于220kV高壓輸電線路造成一定的影響。雖然天氣預(yù)報能夠在一定程度上對雷電天氣做出預(yù)測，但是不能夠及時為220kV高壓輸電線路的保護提供依據(jù)，導(dǎo)致220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計準備不夠充分。雷電的隨機性，會導(dǎo)致閃絡(luò)類型的分析受到影響，不能夠采取合理的防雷設(shè)計方案。

2.2 設(shè)備焊接問題

在220kV高壓輸電線路中，高壓設(shè)備的焊接工作非常關(guān)鍵，這是保障電力輸送連續(xù)性的重要環(huán)節(jié)。但是在高壓設(shè)備的焊接過程中，往往存在焊接點質(zhì)量不高的問題，如果工作人員沒有及時對220kV高壓輸電線路進行檢查維護，那么跳閘現(xiàn)象就會發(fā)生在220kV高壓輸電線路中，影響整個電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，造成大面積的電力事故。在安裝高壓設(shè)備時，通常會出現(xiàn)接地體焊接長度過短或者深度較淺的問題，這就會導(dǎo)致跳閘事故的發(fā)生，影響電網(wǎng)正常工作的同時，存在著一定的安全隱患。

2.3 防雷設(shè)計缺乏專業(yè)性

在進行220kV高壓輸電線路防雷設(shè)計的過程中，需要專業(yè)人員利用專業(yè)基礎(chǔ)進行設(shè)計，還應(yīng)該對線路所經(jīng)地區(qū)的地形地勢和氣候狀況等進行調(diào)查，深入了解周圍環(huán)境，這是保障防雷設(shè)計有效性的重要基礎(chǔ)。但是在很多220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計中，設(shè)計人員缺乏專業(yè)知識和技能，也未對線路所經(jīng)過地區(qū)自然環(huán)境進行有效勘察，導(dǎo)致防雷設(shè)計不能夠符合線路的防雷要求，導(dǎo)致在雷電發(fā)生后對220kV高壓輸電線路造成嚴重損害，影響整個電網(wǎng)的安全運行。很多設(shè)計人員在設(shè)計時，往往是按照以往的經(jīng)驗進行方案的制定，沒有考慮到線路所經(jīng)地區(qū)的土壤電阻率和接地電阻，導(dǎo)致設(shè)計方案不符合實際情況，防雷設(shè)計不能夠?qū)?20kV高壓輸電線路起到應(yīng)有的保護作用[2]。

2.4 接地電阻過高

在220kV高壓輸電線路投入運行后，應(yīng)該對其進行定期檢修和維護，保障高壓設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，及時發(fā)現(xiàn)其中存在的損壞情況和故障情況，以便維修或者更換。但是，在很多220kV高壓輸電線路的常年運行中，工作人員未對其進行檢查維護，導(dǎo)致接地裝置在自然環(huán)境的作用下發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致接地電阻的升高。220kV高壓輸電線路的運行安全性和穩(wěn)定性，會因為接地電阻的升高而受到影響，尤其是在雷雨天氣時，會增加220kV高壓輸電線路遭受雷擊的概率。220kV高壓輸電線路架桿放置的電極不標準或者出現(xiàn)腐蝕狀況，也會很容易受到雷電的影響，造成設(shè)備和線路的損毀。

3 220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計策略

3.1 安裝絕緣子

由于很多220kV高壓輸電線路桿塔的高度較高，因此在雷雨天氣中就會容易受到雷擊，但是較高的桿塔又是很多線路中必不可少的重要設(shè)備。因此，應(yīng)該注重桿塔的防雷設(shè)計，保障220kV高壓輸電線路的安全運行。在桿塔中增加絕緣子串片，是一種比較有效的方式。懸式大爬距絕緣子，在桿塔的絕緣中應(yīng)用十分廣泛，能夠使得桿塔頂部空間增大。在進行絕緣子設(shè)置時，應(yīng)該根據(jù)桿塔高度的不同選擇不同數(shù)量的絕緣子。一般情況下，當桿塔高度在40m以上時，高度每增加10m，增加一個絕緣子；當桿塔高度在100m以上時，應(yīng)該結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗，保障絕緣子數(shù)量能夠充分發(fā)揮絕緣作用。

3.2 使用自動重合閘

當跳閘故障發(fā)生在220kV高壓輸電線路時，快速游離現(xiàn)象會由于沖擊閃絡(luò)的工頻電弧的出現(xiàn)而產(chǎn)生，嚴重時引起220kV高壓輸電線路的癱瘓。因此，應(yīng)該將自動重合閘安裝于220kV高壓輸電線路中。單項重合閘的應(yīng)用，能夠有效應(yīng)對單相閃絡(luò)的狀況，保障中性點接地電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定。通過自動重合閘的使用，能夠有效避免雷電對電力設(shè)備造成的損害，保障電力輸送的持續(xù)性與安全性[3]。

3.3 設(shè)置耦合地線

為了實現(xiàn)接地電阻的降低，采用降低220kV高壓輸電線路桿塔高度的方式，能夠在一定程度上提升防雷能力。但是在很多220kV高壓輸電線路的建設(shè)中，由于外界因素的限制，無法降低桿塔的高度，這時就需要設(shè)置耦合地線，優(yōu)化220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計。避雷線和導(dǎo)線之間的偶和作用，能夠因為耦合地線的設(shè)置而增加，實現(xiàn)絕緣子串電壓的降低。雷電流的分流也能夠通過耦合地線的設(shè)置來實現(xiàn)，有效保障220kV高壓輸電線路的穩(wěn)定運行。

3.4 安裝管型避雷器

高電壓和絕緣缺陷的狀況，會在雷擊作用于220kV高壓輸電線路時發(fā)生，嚴重影響220kV高壓輸電線路的正常運行。可以通過安裝管型避雷器的方式，實現(xiàn)220kV高壓輸電線路的保護。零建弧率能夠由于管型避雷器的安裝得以實現(xiàn)，避免在雷擊時沖擊閃絡(luò)發(fā)生在220kV高壓輸電線路上。在高壓線路和通信線路的交叉部位、避雷線桿塔和進線保護、換位桿塔等位置，應(yīng)該根據(jù)實際情況進行管型避雷器的合理設(shè)置，實現(xiàn)220kV高壓輸電線路的有效保護。

3.5 設(shè)置消弧線圈

將消弧線圈設(shè)置于接地電阻較高和雷電頻繁的路段，能夠有效降低雷電對220kV高壓輸電線路的影響，提升220kV高壓輸電線路運行的可靠性。當雷電作用于220kV高壓輸電線路二相和三相時，消弧線圈的設(shè)置能夠避免跳閘現(xiàn)象發(fā)生在單相導(dǎo)線中。在閃絡(luò)之后，輸電線路的狀態(tài)相當于接地，實現(xiàn)220kV高壓輸電線路偶和作用的提升，對于220kV高壓輸電線路進行有效保護。

3.6 降低接地電阻阻值

采用降低接地電阻阻值的方式，能夠?qū)?20kV高壓輸電線路起到有效的保護作用，降低雷電對于220kV高壓輸電線路的影響。可以采用爆破技術(shù)進行阻值的降低，這種技術(shù)能夠?qū)ν寥佬再|(zhì)進行改變，當爆破發(fā)生后，在地下壓入電阻率較小的物質(zhì)，提升其導(dǎo)電性能。還可以利用降阻劑來實現(xiàn)接地電阻阻值的降低，這種方法主要應(yīng)用于土壤電阻率較高的地方，能夠降低雷電對于220kV高壓輸電線路的影響[4]。

3.7 安裝避雷線

在220kV高壓輸電線路的避雷設(shè)計中，避雷線的安裝也能夠?qū)?20kV高壓輸電線路起到很好的保護作用，主要是對雷擊電流進行分流，以降低桿塔的電流，避免220kV高壓輸電線路設(shè)備遭到嚴重破壞。避雷線的設(shè)置，能夠屏蔽輸電線電壓，實現(xiàn)雷擊感應(yīng)電壓的降低，絕緣電壓也因為220kV高壓輸電線路耦合作用的存在而降低。在進行避雷線的設(shè)置時，應(yīng)該嚴格安裝相關(guān)規(guī)范和要求進行，保障220kV高壓輸電線路能夠由良好的避雷效果，線路電壓的適當提升，能夠獲得良好的避雷效果。

4 結(jié)語

在當前220kV高壓輸電線路的設(shè)計中，防雷設(shè)計是一項重要工作，能夠有效避免雷擊對線路和設(shè)備造成的損害，保障220kV高壓輸電線路的正常運行。尤其是在電力資源需求逐年上升的情況下，只有優(yōu)化防雷設(shè)計，才能促進220kV高壓輸電線路的安全、穩(wěn)定運行，保障社會用電。雖然在防雷設(shè)計中存在設(shè)計專業(yè)性低、接地電阻高等問題，但是通過安裝避雷線、絕緣子、消弧線圈和耦合地線等方式，能夠?qū)崿F(xiàn)防雷設(shè)計的不斷優(yōu)化，保障220kV高壓輸電線路的正常運行。

參考文獻

[1]陳果.220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計分析[J].低碳世界，2016，（35）：32-33.

[2]杜巍.220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，（22）：183-184.

[3]安朝軍.220kV輸電線路雷擊跳閘故障及對策[J].低碳世界，2016，（16）：66-67.

[4]汪勇.220kV輸電線路防雷技術(shù)研究[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息，2013，（11）：303+323.