220kV高壓輸電線路的防雷設計分析

陳 果（國網湖南省電力公司岳陽供電分公司，湖南岳陽414000）

220kV高壓輸電線路的防雷設計分析

陳 果（國網湖南省電力公司岳陽供電分公司，湖南岳陽414000）

近年來，我國經濟快速發展，各個領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、穩定地運行，應優化防雷設計，結合220kV高壓輸電線路運行特點，加強防雷設計控制，防止220kV高壓輸電線路受到雷擊而發生跳閘事故。

220kV高壓輸電線路；防雷設計；電阻

1 220kV高壓輸電線路雷擊過程

1.1 產生雷擊

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計為架空結構，220kV高壓輸電線路受到雷擊時往往會產生大量感應電流，而這些感應電流很容易進入供電線路，嚴重威脅電力設施的運行安全，甚至還會造成電力通信系統遭受損壞，無法正常、安全的輸電。當前，很多220kV高壓輸電線路都設置了閥型避雷設施，而有些避雷設備殘壓較高，并且反應較慢，使得220kV高壓輸電線路出現暫態過電壓。

1.2 感應電流

雷雨天氣環境中，220kV高壓輸電線路受到雷電侵害會產生大量感應電流，雷云對大地進行放電，會導致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移動，并且移動的自由電荷也會產生感應電流，從而和線路電阻產生雷電感應電壓，從而嚴重影響電力設施運行安全。

1.3 形成雷擊侵害

當雷電侵害220kV高壓輸電線路時，主要會經歷以下幾個階段：①雷電侵害220kV高壓輸電線路時產生過電壓；②220kV高壓輸電線路發生閃絡；③220kV高壓輸電線路慢慢恢復為工頻電壓狀態；④220kV高壓輸電線路跳閘，停止輸電。

2 220kV高壓輸電線路防雷設計存在的問題

2.1 設計水平較低

220kV高壓輸電線路施工設計是一項非常重要、專業的過程，有些設計人員的專業技術能力不足，這使得各地區的220kV高壓輸電線路設計存在較大差異，一些設計人員沒有考慮到當地的環境、氣候、地域等因素，在設計220kV高壓輸電線路時，生搬硬套，設計方法比較落后，特別是沒有對比和參考當地的接地電阻或者土壤電阻率取值，使得220kV高壓輸電線路在后期運行中頻繁遭受雷擊。

2.2 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生腐蝕，使得接地電阻不斷升高，對于220kV高壓輸電線路的穩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生腐蝕或者放置的電極不達標，很容易導致線路發生雷擊侵害。

2.3 高壓輸電設備焊接點質量差

220kV高壓輸電線路運行過程中，很多高壓輸電設備的焊接點質量較差，再加上日常的維護檢修不到位，很容易造成220kV高壓輸電線路發生跳閘故障，例如，高壓輸電設備安裝施工時，有些接地體接頭深度較淺或者焊接長度過短，這導致220kV高壓輸電線路發生意外跳閘事故，嚴重影響電網輸電安全性。

2.4 雷電隨機性較大

雷電作為一種常見的自然現象，具有較大的隨機性，往往無規律可循，并且很多地區的雷電活動非常頻繁，我國天氣預報技術不斷發展，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測，預防措施也不到位，這使得無法正確分析220kV高壓輸電線路遭受雷擊的閃絡類型。

3 220kV高壓輸電線路防雷設計策略

3.1 合理設置避雷線

為了提高220kV高壓輸電線路的防雷效果，應合理設置避雷線，充分發揮避雷線的應用保護作用，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，從而避免電力設施受到強大電流侵害而遭受破壞。同時，通過合理設置避雷線，可對輸電線電壓實現有效屏蔽，從而減少雷擊感應電壓，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定性，優化避雷線架設。

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準的接地電阻表不應超過，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

在實際施工過程中，具體降低桿塔接地電阻的方法包括：①對桿塔水平接地體填充電阻率低的物質，即施加降阻劑，或因地制宜利用桿塔附近低電阻率的物質，這種方法施工簡單經濟；②將水平外延接地，這種方法成本較低，對環境影響小，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，能有效保護絕緣子不發生閃絡，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，或被雷擊線進入相鄰的塔。當電壓大于避雷器的觸發電壓、電流并聯避雷器避雷器動作，進線通過大多數電線，提高了導體的電位，減少潛在的架空線差，電位差小于絕緣子串閃絡絕緣子串閃絡電壓不發生。在一般情況下，220kV輸電線路防雷、耐雷水平塔將達到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 安裝自動重合閘

220kV高壓輸電線路發生跳閘故障以后，由于雷擊發生的工頻電弧和沖擊閃絡往往引發快速游離，很容易導致220kV高壓輸電線路發生嚴重損壞。所以為了提高防雷水平，應結合220kV高壓輸電線路的具體運行狀態，合理安裝自動重合閘，考慮到中性點接地電網中大多數雷擊事故都出現單相閃絡，所以可采用科學、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安全供電的影響。

4 結論

220kV高壓輸電線路在我國分布廣泛，是連接各個變電站和重要用戶的主要形式，其安全運行直接影響到用戶可靠供電以及電網的穩定運行。線路防雷性能主要體現在雷擊跳閘率和線路防雷水平，其中有內部關系，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，要考慮多種因素，采用合理有效的對策。

[1]李 壬.220kV輸電線路防雷接地技術分析[J].科技創新與應用，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行與檢修等工作。