摘要：高压输电线路是国家电网运行的关键，保证高压输电线路的安全运行是应有之举，具有重大意义。雷电是高压输电线路遭受破坏的主要因素，会给高压输电线路的运行造成威胁。尽管当前我国在220kV高压输电线路防雷接地技术上取得了突破性的成果，但是还需要进一步的努力，提高防雷接地的技术水平，完善已有技术，保障电网的稳定运行，为社会和国家的发展提供有力的支撑。本文对当前高压输电线路中的雷击故障进行了分析，探讨了防雷接地技术，希望在实际工作中为预防雷击事故提供一定参考。
关键词：220kV；输电线路；防雷
1 220kV输电线路雷击故障
1.1 220kV输电线路雷击故障类型
根据输电线路遭受雷击的闪络形式不同，可以将220kV输电线路雷击故障大致分为直击故障和绕击故障两种类型。其中直击故障指的是当高空中的雷电直击到塔顶或者避雷线时，来自空中的雷电会分流，其中一部分雷电通过避雷线和输电线流在输电线路中流动，另一部分雷电则会顺着杆塔入地，在雷电流入地的过程中杆塔本身的电感以及接地电阻将会导致塔顶的电压迅速提高，从而形成高位电压，当塔顶电位与导线上形成的高位电压差大于绝缘子串的50%雷电放电电压时，杆塔上的绝缘子串就会发生从杆塔到导线的闪络。这种情况下产生雷击故障常被称为直击故障；而绕击故障则指的是高空中的雷云经过输电线路时，其对大地的放电将会和架空输电线路产生感应，如此一来就很容易绕过杆塔直接通过输电线路产生瞬间高压，造成输电线路的电位提高。当输电线路的电位和杆塔之间的电位差达到一定程度时，绝缘子串就会产生瞬间电流，从而造成雷击故障。值得注意的是，在实践中由于220kV输电线路基本上都设置有避雷线，因此雷电绕击到架空线路的可能性较低，但是一旦产生绕击，其所带来的影响都远远的超过直击故障。
1.2 220kV输电线路雷击故障的发生原因
从近年来我国发生的220kV输电线路雷击故障来看，雷电绕击是雷击故障产生的主要因素，原因就在于当前关于防雷技术的研究已经十分成熟，可以有效的避免或者降低直击故障的发生。而绕击故障的发生频率并不高，但是其所带来的影响往往较大。具体分析，导致雷电绕击的因素主要有以下几个方面：一是线路保护角α的影响。理论上来说，当杆塔的高度在40m左右时，线路的保护角α应当为8度最为理想，这时雷击故障的发生率仅为0.16%，保护角每增加4度，雷击故障的发生几率就会提高1%。而当前我国输电线路大多在10度左右，从而导致雷击故障发生频率较高；二是杆塔高度的影响。当杆塔高度较小时，输电线路保护角α也相对较小，因此雷击故障的产生几率较低。随着杆塔高度的增加，雷击故障的几率也会相应增加，以ZM21杆塔型为例，35m以上的杆塔每增加1m雷击故障率就会增加6.7%；三是多种因素的相互作用。事实上，导致输电线路雷击故障的原因往往是多种因素互相作用的结果，其发生几率不仅与杆塔的高度、输电线路保护角有着密切的关系，与当地的地理位置、土质类型等也有着一定的联系。
2防雷接地技术的分析
2.1安装避雷针
避雷针是防雷避雷的必备工具，当雷云距离地面还有一定高度时，避雷针能够检测到雷云的先导放电，改变先导放电通道产生的电场方向，把雷击引到与避雷针连接的接闪器上，从而把雷云中的活跃电转移到避雷针上进行释放，降低雷击的危害程度。与其他避雷方式不同的是，避雷针的主要功能并不是避雷而是引雷。避雷针的针状结构可以引导空间内的弱雷，削弱空间中的强雷，做到有效控制雷击。一般情况下，在高压输电线路的杆塔挂靠点处安装两个避雷针。
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2.2布置避雷线
在220kV高压输电线路上布置避雷线是有效避雷的举措之一，避雷线可以将雷电偏离输电线的位置，避免雷电直接接触到输电线，起到保护输电线路的作用。避雷线可以把因雷电产生的较大强度的感应电流进行分流或是引流，从而减少塔
内的电流大小，在最大程度上保持输电线路中电压的稳定，削弱雷击的破坏力。此外，避雷线还能够利用导线本身所具有的耦合性质降低高压输电线路中产生的绝缘电压，减小由于雷击而产生的感应电压的大小。需要注意的是，在进行避雷线的选择和铺设时，应当严格遵守相关技术标准和规定。根据相关标准规定，在220kV输电线路中，需在全线架设避雷线，尤其是在易遭受雷击的区域，要架设双避雷线，并且避雷线的保护角在15~20°的区间内，在雷电活动频繁的地区则要应用更小的保护角。高压输电线路中电压的大小与避雷线的避雷效果基本一致，当线路中的电压越大，避雷的效果也就越明显。
2.3安装重合闸
由于220kV高压输电线路的自我恢复能力相对较强，在经历雷击之后，可以较快抑制因雷击出现的闪络现象和工频电弧，而实现这个作用主要依靠的便是自动重合闸。高压输电线路的这种性能可以增强输电线路的稳定性，减小输电线路老化和毁损的可能性。通过总结以往的雷击灾害，能够看出，发生在中性点接地电网中的雷击事故中大多表现为单相闪络，通过在输电线路中安装自动重合闸这一原件，可以减少此类灾害发生的频率，进一步降低雷击对输电线路稳定性和安全性的影响。
2.4改变输电线路的绝缘性
在通常情况下，220kV高压输电线路杆塔的高度越大，受到雷击的几率就越大，故在大面积使用杆塔的区域极易遭到雷击。在高度较大的杆塔中适当增加绝缘子的数量、增加杆塔顶端之间的距离，能够改变输电线路的绝缘性，增强输电线路抗雷击的性能。当高压输电线路受到雷击后，杆塔内的感应电流和等值电感会随之增大，因此杆塔越高，遭受雷击后的损失也会越大。必须依据相关的技术规定和标准来确定需要增加的绝缘子片数量。
2.5安装垂直地极
在土壤电阻率较高的地区，使用垂直地极是一项有效的弥补措施。安装使用垂直电极可以有效改善土壤表面接地较差的问题，可以在杆塔周围的位置安装适当数量的垂直接地极，埋设深度应该保持在0.5m左右。对水泥杆塔而言，垂直地极的安放位置应当与杆塔距离4m为宜。而对铁塔而言，垂直地极的安放位置与塔杆距离6m为宜。垂直地极应当经过圆钢或角钢的处理，使地极之间的距离保持在4~6m的范围，长度应当大于1.5m。当在陡坡的地理条件下安装垂直地极，要准确计算地极的安装深度和垂直地表面的深度，从而发挥地极散流的作用。
2.6使用并联保护间隙技术
采用这种技术是将一对金属电极并联于绝缘子串的两端，电极之间的间隙位于闪络位置，能够避免绝缘子串被电弧所灼烧。其原理是：在输电线路受到雷击后，绝缘子串两端会产生雷电电压，保护间隙在绝缘子串放电之前进行放电，电弧会在保护间隙之间的电极上进行燃烧，最终会被吹开，防止电弧直接灼烧绝缘子串。
3结束语
保证高压输电线路不受雷击的影响就是当前电力部门工作的主要重心。防雷接地技术能够有效的避免雷击对高压线路造成破坏，对其他的电力设备有着很好的保护作用，因此，相关部门就要加强在防雷接地技术上的投入，提高高压输电线路的安全性，保证用户的用电质量。
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[3]李孔光.浅析220kV高压输电线路防雷接地技术[J].科技展望，2016（17）.
论文作者:翟向东
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/14
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