刘德发
（十四冶建设集团云南机械制造安装工程有限公司 云南昆明 651701）
摘要：为适应新时代的发展要求，我国电网系统进行了新的改革，很多新的设备技术投入到电网运行中，与之前相比，220kV高压输电线路运行的安全性已有显著进步，同时在夏季防雷技术上也取得较好的成效。尽管如此，仍无法从根本上解除雷击事故对220KV高压输电线路的威胁，与中低压线路不同，高压线路一旦遭受雷击，其后果不堪设想。因此，本文阐述了220KV高压输电线路遭受雷击的原因，并且对防雷接地技术进行分析。
关键词：220KV高压输电线路；防雷接地技术
当今社会用电量普遍呈现高速增长的趋势，供电系统的稳定性与可靠性受到人们广泛关注。在影响供电安全的“暴雨，台风，雷电”这三大自然灾害中，雷电是最为常见的，高压线路长期暴露在空气中，遭受雷击在所难免。由于地形，天气，交通的限制和影响，故障排查进展困难，进一步延误了供电时间，给人们的生活带来极大不便。因此，必须防患于未然，做好防御措施，完善220KV高压输电线路的防雷接地技术。
1220KV高压输电线路遭受雷击的过程分析
1.1雷击的的原因
供电线路中分布着许多金属材料，雷击发生的瞬间，架空线路中会产生一股高压冲击波，沿着线路的两个方向飞速传播，因为供电系统采取的是架空结构，所以这股巨大的高压冲击波不会受到任何阻碍，直接将电源通讯系统破坏掉。高压线路中常用的避雷装置：高压避雷器或者阀型避雷器，但由于雷电来得太快，避雷装置启动太慢，残压太高，导致低压输电线路出现很强的暂态过电压，从而降低了避雷效果。
1.2雷击的过程
雷击的形成需要经过四个阶段：雷云先导，移动，进而起电放电。此时，在架空导线附近会构成静电感应现象。雷云放电，导线中的感应电荷瞬间转变为自由电荷，以感应电流的形态均匀地向线路两端移动，于是形成电流。在移动电流和导线波阻抗的作用下，上千伏以上的雷电感应电压由此形成，高压输电线路因此遭受严重破坏。
1.3雷害事故
雷击发生后，主要从4个方面破坏高压输电线路：第一，工频电压过高。第二，高压线路发生冲击闪络现象。第三，高压输电线路中出现过电压。第四，高压输电线路直接跳闸。
2220KV高压输电线路的防雷接地技术分析
2.1防雷措施
2.1.1布置侧向避雷针
侧向避雷针通常设置在杆塔横担旁的挂点位置，长度约3m左右，把前后端的倾斜角控制在45°上下，避雷针的防绕击效果会更好。这样设置避雷针可以通过水平测针来扩展避雷线的保护区域，使弱雷的吸收量增加，因此大大降低了220KV高压输电线路的绕击几率。
侧向避雷针的工作原理是，当地面和雷云先导放电形成一定距离时，先导通电电场会改变，侧向避雷针借此机会调整电场的移动方向，把雷电转移给避雷针的接闪器，于是雷云电荷可以释放在避雷针上。和保护角以及避雷线不同，侧向避雷针的雷电吸引能力更强，针形结构设置可以加强弱雷在低空位置的吸收，从而减轻了高空位置的强雷作用，因此达到避雷效果。
2.1.2采用绝缘方式中的不平衡法则
现在很多输电线路采用同杆架设的方式节约用电面积，所以双回路的现象非常普遍，只要运用绝缘方式的不平衡法则，就能区别双回路绝缘子串片数，找到其中的差异。雷击发生时，比较少的线路绝缘子串片数会首先闪络，另一导线的耦合性能得以提高，因此优化了另一线路的防雷电能力，既不发生闪络，又能持续供电。
2.1.3架设避雷线
避雷线是220KV高压输电线路的最根本的避雷方式，它可以避免雷电直击导线，加强雷电流散，减少杆塔内部的雷电流，降低杆塔感应电压。应该按照技术要求选择避雷线，线路电压越高，避雷线的效果就越好，而且价格也相对较低。
2.1.4安装自动重合闸
高压输电线路具有自我恢复的性能，使其运行得到保障，线路跳闸后，冲击闪络或者工频电弧会马上游离。自动重合闸可以对“瞬时性故障”和“永久性故障”进行及时断定，如果是前者，供电便可及时恢复。根据经验判断，中性点接地电网中的雷击输电线路大多为单向闪络，因此可以安装单向自动重合闸，用来完成断路器的检修。
2.1.5提高线路的绝缘能力
在高杆塔上增加塔头的空间距离，绝缘子串片数和大爬距悬式绝缘子等方式，都可以提高高压输电线路的绝缘能力。如果高压输电线上安装了避雷线，同时杆塔的高度又超过40m，那么每隔10m就要增加一个绝缘串子，如果杆塔超过100m，那么就要通过经验和技术来判断绝缘子的具体数量了。
2.2接地技术
2.2.1完善电磁感应类型的接地设备
分析雷击闪络的反击原理得知，要想加强高压输电线路的防雷性能，就必须要提高耦合系数，并且降低接地电阻，耦合系数的提高需要做好架空地线和耦合地线两方面的工作。另外，还有一种提高耦合系数的方法：因为雷击过程的电磁感应是稳态的，所以只要改变暂态行波阶段的接地装置即可。如果ρ> 500Ωm ，可以用强化电磁感应杆塔接地射线，这种设置能够让杆塔接地结构的抗陡波冲击性能得到加强。见下图。
2.2.2安装垂直地极
垂直地极的安装位置一般在杆塔附近，垂直地极在高土壤电阻率区域是很重要的接地方式，它的安装可以提高表面土壤的接地质量。如果是水泥杆塔，那么杆塔和垂直地极的距离可以在4m左右，如果是铁塔，垂直地极和杆塔就要距离6m上下的距离。
垂直地极要用角钢或者圆钢加工，地极间距4`6m，长度1.5m以上。如果在高土壤电阻率的地区安装垂直地极，那么应该加深0.8m。在陡波地形安装垂直地极，它的具体深度还要根据垂直地表面的深度进行计算。
安装垂直地极的目的，是为了更好地提高接地极的散流效果，以免因为洪水冲刷导致接地极失去了散流作用。
2.2.3消弧线圈接地法
如果某个地区有频繁的雷电活动，那么该地区的接地电阻就很难降低，所以要想达到防雷效果，就要用到消弧线圈接地的方法，它能够很好地避免单项闪络故障，此外还有一种避雷措施——中性点不接地。从经验上分析，二相和三相着雷，一相导线未必会发生断电跳闸。导线闪络以后和地线的作用是一样的，等于变相提高了线路的耦合作用，降低了没发生闪络的绝缘子电压，于是高压输电线路的防雷能力得到提高。
2.2.4架设耦合地线
如果杆塔接地电阻无法降低，那么可以通过架设耦合地线来解决这一困难，增加导线下面接地线的数量，以此来提高线路的防雷能力，避免反击跳闸故障的发生。耦合地线一方面可以让杆塔的分流系数减少，另一方面，如果雷电感生电流在接地电阻率较高的区域产生，耦合地线可以让电流散流，因此可以控制杆塔电压。
另外，导线与地线之间的耦合能力，同样随着耦合地线的架设得到提高，塔顶发生雷击时，感应电压缩小，冲击电压对绝缘子的影响降到最低。根据架设位置，耦合地线分直线式和侧面式两种，后者的屏蔽性能更强，因此对线路绕击的防范效果更好。
2.2.5降低杆塔接地电阻
如果在土壤电阻率低的区域使用杆塔的接地电阻系统，那么要想把土壤电阻率高的地区的接地电阻降下来就相对困难，这个时候，若要降低杆塔的接地电阻，以达到220KV高压输电线路的防雷效果，就要把接地体不断伸长，或者是直接使用降阻剂。
2.3雷害事故发生的不同阶段，采取不同的防雷措施
仔细分析220KV高压输电线路发生雷害事故的四个阶段，若想很好地落实防雷接地措施，必须要建立在安全供电的基础上，以此让输电线路的运行得到保障。
2.3.1当雷击发生时，输电线路遭到威胁后会进行反击，所以在输电线路的周围设置避雷器或者避雷针是十分有必要的，另外，为了进一步提高输电线路的抗雷击能力，还要预留出合适的保护空间。
2.3.2架设避雷线是性价比最高，最经济实惠的避雷方法，能够有效地保护高压输电线路。
2.3.3处于雷击区域的杆塔可以用增加绝缘子数量的方法，来提高输电线路的抗雷能力，当然，绝缘子的增加要在安全距离内。绝缘设施要定期定时更换，以免老化。
2.3.4高压输电线路的最直接有效的防雷措施，还是要降低接地电阻率。安装地下接地网，增加输电线路的接地极数数量，更换低电阻率地区的土壤，都是比较有效的输电线路防雷技术。
结束语
雷电是人力所无法控制的自然现象，所有的防雷接地技术都不是绝对的，防雷措施并不能百分百地保证高压输电线路不会遭受雷击。但是从防雷的成效来看，进一步完善和提高220KV高压输电线路的防雷接地技术，又是十分必要的，防雷接地技术毕竟影响着电力系统的供电，合理的防雷措施可以把雷害事故的发生率降到最低，电力系统的运行因此得到保障。所以，我们要从雷击发生的原因着手，分析雷害事故的形成过程与特点，继续创新接地技术，完善防雷措施，以此提高220KV高压输电线路的抗雷能力，为人们的安全稳定用电提供有力保障。
参考文献
[1]周学涛.论220kV高压输电线路的防雷接地技术[J].通讯世界,2014,(16):25-26.
[2]詹其彪,刘渊.220kV高压输电线路防雷接地技术分析[J].电子制作,2014,(8):41-42.
论文作者:刘德发
论文发表刊物:《电力设备》2016年第8期
论文发表时间:2016/7/18
标签：线路论文; 杆塔论文; 高压论文; 防雷论文; 地极论文; 避雷线论文; 避雷针论文; 《电力设备》2016年第8期论文;