220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計分析

杜巍

摘 要：220kV高壓輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其運行狀態(tài)對于整個電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性都有著直接影響。很多地區(qū)的220kV高壓輸電線路都架設(shè)在戶外，經(jīng)常受到雷電侵襲，導(dǎo)致220kV高壓輸電線路運行故障，造成大范圍停電事故，給人們的生產(chǎn)生活帶來很多麻煩，因此應(yīng)特別重視220kV高壓輸電線路的防雷設(shè)計，從多方面采取有效的防雷措施，提高220kV高壓輸電線路的安全性和穩(wěn)定性。本文簡要介紹了220kV高壓輸電線路雷擊過程，分析了220kV高壓輸電線路防雷設(shè)計存在的問題，闡述了220kV高壓輸電線路防雷設(shè)計策略。

關(guān)鍵詞：220kV高壓輸電線路；防雷設(shè)計；電阻

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A

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

一、220kV高壓輸電線路雷擊過程

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)計為架空結(jié)構(gòu)，220kV高壓輸電線路受到雷擊時往往會產(chǎn)生大量感應(yīng)電流，而這些感應(yīng)電流很容易進入供電線路，嚴重威脅電力設(shè)施的運行安全，甚至還會造成電力通信系統(tǒng)遭受損壞，無法正常、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。

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產(chǎn)生大量感應(yīng)電流，雷云對大地進行放電，會導(dǎo)致220kV高壓輸電線路中形成自由移動電荷，然后雷電沖擊波逐漸向高壓輸電線路兩側(cè)移動，并且移動的自由電荷也會產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而和線路電阻產(chǎn)生雷電感應(yīng)電壓，從而嚴重影響電力設(shè)施運行安全。

3.形成雷擊侵害

當(dāng)雷電侵害220kV高壓輸電線路時，主要會經(jīng)歷以下幾個階段：其一，雷電侵害220kV高壓輸電線路時產(chǎn)生過電壓；其二，220kV高壓輸電線路發(fā)生閃絡(luò)；其三，220kV高壓輸電線路慢慢恢復(fù)為工頻電壓狀態(tài)；其四，220kV高壓輸電線路跳閘，停止輸電。

二、220kV高壓輸電線路防雷設(shè)計存在的問題

1.設(shè)計水平較低

220kV高壓輸電線路施工設(shè)計是一項非常重要、專業(yè)的過程，有些設(shè)計人員的專業(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)計存在較大差異，一些設(shè)計人員沒有考慮到當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境、氣候、地域等因素，在設(shè)計220kV高壓輸電線路時，生搬硬套，設(shè)計方法比較落后，特別是沒有對比和參考當(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行中頻繁遭受雷擊。

2.接地電阻較高

220kV高壓輸電線路運行過程中，很多接地裝置的日常維護檢修不到位，運行時間過長，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標，很容易導(dǎo)致線路發(fā)生雷擊侵害。

3.高壓輸電設(shè)備焊接點質(zhì)量差

220kV高壓輸電線路運行過程中，很多高壓輸電設(shè)備的焊接點質(zhì)量較差，再加上日常的維護檢修不到位，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，有些接地體接頭深度較淺或者焊接長度過短，這導(dǎo)致220kV高壓輸電線路發(fā)生意外跳閘事故，嚴重影響電網(wǎng)輸電安全性。

4.雷電隨機性較大

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

三、220kV高壓輸電線路防雷設(shè)計策略

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)施受到強大電流侵害而遭受破壞。同時，通過合理設(shè)置避雷線，可對輸電線電壓實現(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)。

2.降低接地電阻

通過降低接地電阻，可有效提高220kV高壓輸電線路的防雷水平。對于土壤電阻率較高的區(qū)域，使用降阻劑或者延長接地體長度，防止高壓輸電線路遭受雷擊侵害；對于土壤電阻率較低的區(qū)域，可適當(dāng)降低輸電線路桿塔高度，從而降低220kV高壓輸電線路的接地電阻，提高其防雷能力。

3.使用消弧線圈

對于頻繁發(fā)生雷電活動和接地電阻較高的地區(qū)，優(yōu)化消弧線圈接地設(shè)置形式，防止220kV高壓輸電線路發(fā)生電項雷擊接地故障。通過合理使用消弧線圈接地，當(dāng)高壓輸電線路三相和二相遭受雷擊侵害時，單相導(dǎo)線往往不會出現(xiàn)跳閘故障，輸電線路閃絡(luò)以后可看作接地，這在一定程度上增加了220kV高壓輸電線路的耦合作用，從而降低線路電壓，有效提高220kV高壓輸電線路的防雷水平。

4.安裝自動重合閘

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)生嚴重損壞。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行狀態(tài)，合理安裝自動重合閘，考慮到中性點接地電網(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行故障的維修工作量，另一方面有效降低對于電網(wǎng)安全供電的影響。

5.安裝管型避雷器

220kV高壓輸電線路遭受雷擊以后往往會產(chǎn)生絕緣缺陷和高電壓，通過安裝管型避雷器，可有效保護高壓輸電線路。管型避雷器可達到零建弧率，并且可有效防止220kV高壓輸電線路絕緣發(fā)生沖擊閃絡(luò)，在變電站進線保護、換位桿塔、避雷線桿塔、高壓線路和通信線路的較差跨襠等位置合理安裝管型避雷器。

6.耦合地線架設(shè)

通過降低220kV高壓輸電線路桿塔高度，可在很大程度上減少接地電阻，從而可有效提高高壓輸電線路的防雷水平。然而在降低桿塔高度受到限制的情況下，可通過架設(shè)耦合地線的方法，提高高壓輸電線路防雷效果。耦合地線架設(shè)主要是增加避雷線和導(dǎo)線之間的耦合作用，降低絕緣子串電壓，并且通過架設(shè)耦合地線，可分流大部分雷電流，從而有效保護220kV高壓輸電線路。

7.提高絕緣水平

對于某些高度較高的220kV高壓輸電線路桿塔，其遭受雷擊的發(fā)生率較高，而有些地區(qū)不得不設(shè)置較高的桿塔，這無疑增加了220kV高壓輸電線路防雷難度。為了確保220kV高壓輸電線路的安全性，高桿塔搭設(shè)過程中，應(yīng)適當(dāng)增加絕緣子串片，選擇懸式大爬距絕緣子，增加桿塔頂部空間，當(dāng)220kV高壓輸電線路遭受雷擊時，高桿塔的等值電感和感應(yīng)電流較大，這也增大了雷擊概率，應(yīng)結(jié)合相關(guān)技術(shù)標準，對于高度大于40m的桿塔，高度每增加10m，可增加一個絕緣子；對于高度大于100m的桿塔，應(yīng)結(jié)合運行經(jīng)驗，增加合適數(shù)量的絕緣子。

結(jié)語

近年來，我國電網(wǎng)建設(shè)進程不斷加快，220kV高壓輸電線路建設(shè)規(guī)模越來越大，而雷擊嚴重影響220kV高壓輸電線路的安全、正常運行，造成大范圍停電事故，給人們的生產(chǎn)生活帶來很多不便，所以為了進一步提高220kV高壓輸電線路的防雷效果，應(yīng)采取多種有效防雷方法和技術(shù)，優(yōu)化防雷設(shè)計，提高其安全性和穩(wěn)定性。

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