220kV架空輸電線路防雷措施探究

李陳程

（湖北省電力公司荊門供電公司，湖北 荊門448000）

0 引言

近年來，我國針對220kV架空輸電線路的防雷展開了一系列研究，如清華大學就研制出適合多雷地區的220kV無間隙線路避雷器，它具有很好的鉗電位作用，防雷效果比較明顯。但毋庸置疑，我國對220kV架空輸電線路防雷措施的改進還處于摸索階段，與世界先進水平還存在較大的差異，對其展開研究勢在必行。

1 現階段我國已有的輸電線路防雷技術

如前文所述，近年來我國在輸電線路防雷方面進行了大量的研究，并且取得了一定的成果，但目前對復雜氣象條件和地形條件下的防雷措施還研究得不夠。具體說來，現階段我國已有的輸電線路防雷技術主要包括以下2種：

（1）常規防雷技術。主要包括提高輸電線路的絕緣水平、架設避雷線、降低桿塔的接地電阻、采用輸電線路的自動重合閘技術、減小保護角、安裝消雷器和塔頂避雷針、中性點不直接接地等。在這些常規防雷技術中，最為常用且行之有效的是架設避雷線，此種方式主要是通過防止雷電直擊導線而發揮防雷作用的，此外它還能夠降低線路上的雷電感應過電壓，并且對雷電進行分流。

（2）非常規防雷技術。除了上述常規防雷技術外，近年來各種非常規防雷技術也逐漸應用到輸電線路的雷電防護上。1）在輸電線路中安裝消雷器和提前發射接閃器。通過中和雷云電荷，消雷器可以對放電雷電流進行抑制或抵消。通過提升避雷針的接閃能力，提前發射接閃器可以擴大避雷針的保護范圍。將這兩者應用到輸電線路上，可以提高其防雷水平，但由于對這兩種防雷理論的研究還不是十分透徹，因此國際防雷組織還沒有認可這兩類防雷產品。2）在輸電線路安裝水柱引雷裝置、火箭引雷裝置和激光引雷裝置等。但目前這些引雷裝置的研究還處于完善階段，成熟產品上市還需要較長的時間。

2220kV架空輸電線路雷擊跳閘原因分析

為了更好地制定220kV架空輸電線路的防雷措施，需要對220kV架空輸電線路雷擊跳閘原因進行分析。下面筆者將以荊門供電公司220kV輸電線路為研究對象，對2008—2013年間荊門地區的雷電活動情況及荊門電網220kV輸電線路的雷擊跳閘情況進行統計分析。

研究表明，引發荊門電網220kV輸電線路雷擊跳閘事故的原因主要包括以下幾個方面：

（1）近年來荊門電網的同桿塔架設線路不斷增多，同桿塔架設線路面臨的不僅僅是傳統單回線路的雷擊跳閘事故，而且在山區更容易發生輸電線路反擊事故的危害，從而增加雷擊跳閘故障的發生率和危害程度。

（2）近年來由于生態環境不斷被破壞，荊門地區的雷電活動頻發，從而造成220kV輸電線路的雷擊跳閘故障不斷增多。

（3）對于已經修建好的220kV輸電線路，由于環境等限制，很難通過采用降低線路保護角、將關口前移等方式來提高線路的抗繞擊能力，因此限制了線路防雷水平的提高。

（4）將合成絕緣子應用于220kV架空輸電線路中，能夠極大地提高線路的耐雷水平，但此種方式的缺點是無法實現無限制的加長，而且目前很多使用多年的合成絕緣子本身老化程度較高，因此加大了閃絡發生的幾率。

（5）隨著城鎮化建設進程的不斷加快，220kV架空輸電線路的建設變得非常困難，很多線路都沿著高山布置，桿塔被設置在山頭或山坡上，這極大地增加了輸電線路遭受雷擊的概率。

3220kV架空輸電線路的防雷措施

3.1 提高絕緣水平

提高絕緣水平可以說是220kV架空輸電線路防雷措施中性價比最高的方案之一，它可以減小保護角、提高繞擊和反擊的耐雷水平、降低建弧率。以荊門電網220kV架空輸電線路為例，可以在高桿塔上增加絕緣子串的片數，由于目前生態環境的不斷惡化和雷電活動的日益頻繁，因此在選擇絕緣子類型時必須綜合考慮，一般直線鐵塔絕緣子可以采用一串FXBW4－220／100型棒式復合絕緣子，耐張鐵塔絕緣子可以采用FC100P／146鋼化玻璃盤式絕緣子。對于220kV架空輸電線路，一般是根據操作過電壓或工頻過電壓的要求來選擇串中的絕緣子數量，并對線路的耐雷水平進行校核。

絕緣子的日常維護對確保其正常功效的發揮至關重要，這就要求我們的運維人員對絕緣子的性能進行定期和不定期的檢查，一旦發現零值絕緣子，要及時進行更換，并且對污染較為嚴重的絕緣子要定期進行清理或更換。

3.2 安裝并聯間隙

通過在絕緣子串兩端并聯一對金屬電極，并聯間隙可以構成保護間隙，從而有效避免絕緣子串發生雷擊損壞事故，降低220kV架空輸電線路的雷擊事故率。并聯間隙的安裝方式較多，有首先閃絡故障相安裝并聯間隙、一回全相安裝并聯間隙、發生兩相閃絡時故障相安裝并聯間隙等。在不同并聯間隙安裝方式下，220kV同塔雙回輸電線路的反擊耐雷水平不同，研究結果表明只有單回首先閃絡相添加并聯間隙對線路多相閃絡的耐雷水平提升最好。

3.3 降低桿塔接地電阻

對于荊門電網220kV架空輸電線路而言，大部分桿塔的接地電阻都較大，這非常不利于雷擊事故的防護。目前主要有以下方法降低桿塔的接地電阻：

（1）因地質原因而造成的桿塔接地電阻較大（如在砂土和巖石的地質條件下架設桿塔），可以通過改造來降低桿塔的接地電阻；

（2）不是因地質原因而造成的桿塔接地電阻較大（如接地體腐蝕或外露），需要針對具體原因來采取相應的措施。

筆者認為，為了根據具體情況來制定合理的桿塔接地電阻降低策略，施工人員需要做如下工作：對桿塔所在位置進行實地勘測，對區域的地質條件和地形地貌等進行全面了解，找出適合改造的地質區域；對區域的雷電活動規律和頻率進行分析，然后決定改造接地電阻值的范圍；對接地體的規格進行確定，然后認真分析輸電線路的使用年限，從而制定科學合理的桿塔降阻策略。

具體而言，可以采取以下手段來降低桿塔接地電阻：

（1）桿塔自身的接地電阻雖然較高，但其附近有大量可以利用的低電阻率的物質，在改造時可以利用這些低電阻率物質或添加降阻劑來降低桿塔的接地電阻。

（2）通過焊接的方式，將5根以上的角鋼與接地射線進行連接。

（3）如果桿塔的地理條件較好，可以水平外向延伸接地線，但接地體的長度一定要在規定范圍內，否則會降低應有的防雷性能。

（4）通過安裝接地模塊來增加接地體自身的散流面積，同時產生增強導電能力的電離子，從而達到目的。

（5）使用爆破接地技術對桿塔所在區域的土壤結構進行改變，從而大幅度降低桿塔的接地電阻，但此種方法對施工水平要求較高。

3.4 強化線路防污工作

（1）對絕緣子進行定期檢查，確保絕緣子完整和工作正常。

（2）根據當地的氣象條件等來開展定期和不定期清掃工作，從而有效降低線路的污閃事故。

（3）根據線路周圍環境的變化來定期測定等值附鹽密度，從而及時調整污穢地區的等級分布，確保線路的正常運作。

4 結語

綜上所述，220kV架空輸電線路防雷是一項長期且艱巨的任務，目前國內雖已開發了很多這方面的產品和技術，但成效不甚理想。我們必須清醒地認識到，220kV架空輸電線路的防雷必須結合各地的實際情況，因地制宜，否則可能適得其反。

［1］虞昊.現代防雷技術基礎［M］.北京：清華大學出版社，2005

［2］沈培坤，劉順喜.防雷與接地裝置［M］.北京：化學工業出版社，2006

［3］吳健兒.淺談輸電線路雷電繞擊與反擊［J］.浙江電力，2007（4）