220 kV电网输电线路防雷技术及其应用研究

    姚孟平+秦保国+许勇

    摘 要：随着我国高压输电线路的增多，雷击对于高压输电线路的危害也日益增大，如何运用现代技术降低雷击对于高压输电线路的危害，是需要进行不断研究与解决的问题。文章以220 kV高压输电线路为例探讨了几种降低雷击对于高压输电线路的危害的方法，以便为相关工作者提供参考与借鉴。

    关键词：220 kV电网；输电线路；防雷技术

    随着社会的发展，人们对用电的需求日益增加，我国电网迅速发展，各种高新技术及高科技设备逐渐应用到电网中。220 kV高压输电线路在我国电网中占有相当大的比例，雷电对于电网的破坏性非常大，因此，在220 kV高压输电线路的建设与维护过程中，防雷工作尤为重要，为了保证人民的用电安全，减少雷击对于电网的影响，必须对电网的防雷技术不断进行改进与完善。

    1 雷击对220 kV高压输电线路产生的影响

    雷电现象发生时，它会携带强大的电流，电流击中高压线会出现强力冲击波，这种强力冲击波能在瞬间切断高压输电线路，导致线路不能够正常运行，可能会造成输电设备短路甚至导线被烧毁的现象。制作220 kV输电线路所使用的材料中，金属含量非常高，高压输电线路相对于低压输电线路来说，更容易受到雷击，在雷击中受到的危害程度也会更重。目前，为了防止高压输电线路遭受雷击危害，大部分都装有避雷针和避雷线等防雷设备，但是在实际使用过程中，有些防雷装置会出现暂态过电压，在这种情况下，这些防雷装置的效果就不能很好地体现出来。

    在雷电击中220 kV高壓输电线路时，会对电网产生比较大的影响。220 kV高压输电线路在遭受雷击的情况下会产生比较高的过电压，遭雷击后高压输电线路可能会出现闪络的现象，出现工频电压，在遭受雷击后，220 kV高压输电线路会出现跳闸现象，使线路不能正常供电，影响日常的生产与生活用电。

    在雷电的形成过程中，会出现一种雷云，雷云对220 kV高压输电线路的导线会产生较大的影响，使导线出现静电感应，这时，一旦雷云开始放电，雷云与导线之间会出现巨大的感应电压，吸引雷电，这会严重影响到220 kV高压输电线路的安全。

    2 220 kV高压输电线路的防雷技术及应用

    2.1 架设避雷线

    为了防止高压输电线路遭受雷击危害，大部分高压输电线路都架设了避雷线，这也是高压输电线路防雷击最基本和最有效的措施，在高压输电线路中架设避雷线能够防止雷电击中导线，它还可以对雷电的电流进行分流，使流经塔杆的雷电流降低，减小塔顶电位。避雷线还可以对导线产生耦合作用，减小线路绝缘子的电压，避雷线可以对导线产生屏蔽作用，使得线上的感应过电压大大降低。在避雷线的使用中，输电线路电压越高，避雷线能够产生的效果就越好，避雷线的造价在线路总造价中所占的比例也就越低，所以，我国110 kV以上的输电线路基本都架设有避雷线。

    2.2 在220 kV高压输电线路上安装自动重合闸装置

    在高压输电线路遭受雷击之后，一般都会出现瞬时性接地故障，多种情况下，线路跳闸后都可以成功进行自动重合，所以，在220 kV高压输电线路上安装线路自动重合闸装置，可以防止长时间的停电现象出现，提高供电的稳定性。

    2.3 降低杆塔接地电阻

    220 kV高压输电线路杆塔接地电阻值的高低是影响塔顶电位高低的主要因素。如果在遭受雷击时，杆塔接地电阻过大，塔顶电位就会升高，会对线路产生反击。如果在遭受雷击时，接地电阻满足相关要求（见图1），这时绝大多数的电流会沿着杆塔导到大地之中，不会对线路的绝缘性能造成破坏，这样能够保证高压输电线路安全运行。

    2.4 提高220 kV高压输电线路的绝缘水平

    绝缘子性能的好坏对于输电线路耐雷水平的高低影响非常大，在输电线路管理单位对于线路进行管理的过程中，要加强对绝缘子的管理，加大绝缘子的监测力度，对于劣质绝缘子要及时进行更换，保证绝缘子的质量符合工程质量要求。在雷击现象较为频繁的地区，要加强线路之间的绝缘配合，提高线路的耐雷击水平。高压输电线路单串悬垂绝缘子串的绝缘子为7片，单串耐张绝缘子串的绝缘子为8片的情况下，能够满足高压输电线路的防雷要求。

    在雷电产生之后，如果雷电击到杆塔或上导线，上导线绝缘会先被击穿，这时雷电流在经杆塔进入大地时，就能够避免两相闪络。在使用差绝缘方式的高压输电线路中，都取得了不错的防雷效果，但是这种效果适用范围有限，对于中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，并且导线为三角形排列的情况使用这种措施，可以起到很好的防雷效果，根据实际情况的计算，在采用差绝缘的高压输电线路中，线路的耐雷水平可以在原来的基础上提高24%。

    在现代高压及超高压输电线路的建设中，越来越多地使用了同杆架设的双回路线路，这一类的线路通常情况下采用普通的防雷措施满足不了要求，可以采用不平衡绝缘的方式降低双回路雷击同时跳闸率，通过这种方式可以保证高压输电线路的连续供电。不平衡绝缘的原则是使双回路绝缘子串片数存在一定的差异，在雷击中，绝缘子串片数较少的回路就会先出现闪络，而闪络后的导向可以担当底线的功能，这样就能使另一回路导线的耦合作用增加，让高压输电线路不发生闪络，从而使它的耐雷水平得到提高，另一回路在这个过程中能够连续供电，不至于出现断电现象。

    2.5 在220 kV高压输电线路上装设耦合地线

    在有的高压输电线路上，已经装设了避雷线的情况下还是经常遭受雷击，而且对于接地线的电阻也很难再进行降低，这时我们可以在导线下方再增加一条架空地线，这条地线被称之为耦合地线。耦合地线的作用不是用来减少绕击率，而是用它来使该基杆塔地网与相邻杆段的地网之间能够连接良好，这就相当于在底下埋设了连续伸长的接地体，在雷电对输电线路进行反击时能够增大对相邻杆塔的分流系数和导、地线间的耦合系数，这就相当于降低了塔杆的接地电阻，对高压输电线路形成一种保护，让线路不会发生闪络现象。实践证明，在一些经常遭受电击的输电线路上加装耦合地线后，这些线路在遭受电击后的跳闸率较原来降低了40%～50%左右。

    2.6 在220 kV高压输电线路防雷过程中应用雷电定位系统

    雷电定位系统是一种全新的高水平现代科技，它能够对雷电进行全自动实时监测，当高压输电线路遭受雷击跳闸之后，运用雷电定位系统能够对遭受雷击的杆塔进行准确定位，帮助线路维修人员快速找到故障点，节省线路维修人员的时间，能够使输电线路尽快恢复供电，确保高压输电线路供电的连续性。高压输电线路的管理人员还可以对累积的雷电定位系统数据进行分析，及时、准确地掌握雷电活动的规律与特性，帮助日后的防雷工作开展。

    3 结语

    雷电现象的出现具有随机性、分散性与复杂性，220 kV高压输电线路遭受雷击的概率也具有多样性，雷击对于220 kV高压输电线路的危害不可能彻底避免和完全消失，需要不断地进行探索与尝试，把雷击对220 kV高压输电线路的危害降到最低，最大程度保障人民的生产生活用电安全。