摘要：在220kV变电运行的过程中，经常会出现过雷电电压现象。雷电过电压与气象条件密切相关，由于造成这种现象的原因多数是外部原因，因此又称之为大气过电压或外部过电压。雷电过电压现象的发生，不仅会对电力设备造成危害，甚至还会严重危害人员的安全。现通过对变压器的空载投切和一次母线的空载分合这2种典型操作方式的分析，从原理上阐述了空载变压器操作过电压和母线系统谐振过电压产生的原因，并给出了一定的防范措施。
关键词：220kV；输变电工程；雷电过电压
随着电力技术的进步，220kV变电站在城市供电系统中的作用越来越突出。然而在电网的实际运行过程中，雷电过电压现象始终无法避免。所谓的过电压，就是指电力系统由于雷电天气导致电压异常升高的现象，就其本质来说，是一种电磁扰动现象。在实际的工作中，我们可以通过对220kV变电运行中出现的雷电过电压现象进行分析，采取一些应急措施，以保障电网的正常运行。
一、雷电过电压的分类与危害
（一）直接雷击过电压
这种现象是指雷云对电器或电力设施直接放电，在雷电流经过设备时，在雷电流的流通路径中的阻抗上产生一定的冲击电压，从而引起过电压现象。
（二）雷电反击过电压
这种现象是指雷云对杆塔顶放电，或对避雷线放电，这时雷电经过杆塔传进地下，因此，杆塔顶部就会出现比较高的电位。一旦电压达到足够的强度，就会发生击穿事故。
（三）感应雷过电压
是指发生在电气设备附近的闪电。这种雷电虽然没有直接击中线路，但导线上会感应出大量的束缚电荷，形成雷电过电压。
（四）雷电侵入波过电压
由于直接雷击或感应雷击，在输电线路导线中会形成一股快速流动的电荷，这种电荷被称为雷电进行波。对于前进路上的各种电气设备，雷电进行波都会构成严重的威胁，因此也称为雷电侵入波。
（五）危害
首先，雷电过电压会导致设备在较短的时间内出现工作错乱。其次，造成潜故障，即导致电路和器件的性能下降，寿命减少，从而提前报废。第三，严重的雷电过电压现象会造成电路或器件的永久性损毁，甚至导致火灾，漏电等严重的安全事故。
二、对雷电侵入波的保护
（一）雷击点
按照我国的相关规定，在变电所外的远区雷击只需要对2000米以外的区域进行计算，而2000m以内的雷击区则不在计算范围之内。从电网运行的实际情况来说，2000米以外的远区雷击因为距离比较远，雷电波在传输过程中难免会逐渐减弱到可以接受的范围，因而在对电力设备造成的危害也比较小，基本可以不予考虑。在发生雷电过电压现象的时候，线路的进线部位和非进线部位所受到的威胁是基本相同的，都会由于受到雷击而造成侵入波，因而都必须重点关注。在西方发达国家，很多国家都会将近区雷击当成侵入波的首要考查目标。对于220kV输变电工程雷电过电压问题，我国的科学家也做过很多的研究工作，这些工作的研究对象也大多以近区雷击为主。科学家经过大量的研究工作发现，近区雷击在多数情况下都会比远区雷击释放出更大的电压，因而会产生更大的危害，是防范的重中之重。
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（二）计算方法
在以前对雷电过电压现象进行测试时，会受到很多客观条件的制约，一般来说，我们只能使用防雷分析仪对侵入波过电压进行判断。然而现在一般都改为使用计算机来进行相关的计算。不过防雷分析仪 的使用对于雷电过电压的计算仍然具有很大的作用。在考虑近区雷击的情况下，入侵导体所形成的雷电流波的过电压幅值就很有可能会超过绝缘子串的临界放电电压。造成这一现象的原因一方面是此过电压的波头比一般的电压具有更加大的变化值，因而其放点的电压就会比较强；此外，耐张塔因为具有比较高的放电电压，故而这个方法的基础条件无法成立。
三、计算方式
（一）发生雷击时计算导线上的感应过电压
按照我国的相关规定，设定感应过电压为U，之后可以运用下列的公式对雷电过电压进行计算：Ui=ahc(1-(hg/hc)k0)，其中的hc是指导线对地高度的平均值；hg是指避雷线对地高度的平均值；k0是避雷线和导线之间的藕合系数；a是雷电流变化的陡度。当hc=60m，hg=70m，k0=0.4，a=60kA，则Ui=1920kV.以上所述的公式是前苏联在五十年之前研究出来的成果，对于现在的时代来说，这个公式已经比较落后，因此计算无法真正做到精确，尤其是在计算大跨越线路、同杆双回线路、山区线路等较为复杂的线路的时候，这个公式无法做到精确计算，其结果往往存在较大误差。在很多的发达国家，科学技术工作者一般都只认同有感应过电压的计算方法，并找出了进行计算的公式。这套公式与我国和前苏联的做法存在较大的区别，但是在防雷计算的时候是不考虑感应过电压这项因素的，因此不够完善。
（二）工作电压产生的影响
在220kV线路中，由于工作电压较高，因此在进行反击时，绝缘子串已经占据了大部分的两端电压比例。在计算时绝对不能忽视容易受到耐雷水平影响的工频电压，否则就会导致计算结果不准确。在诸多的发达国家中，电力工作者在计算中已经充分考虑了工作电压的影响，然而在我国，这个方面还没有引起足够的注意，因此需要改善。
（三）高杆塔绕击的及时方法
在我国的相关规定中，高杆塔绕击的计算方式为：对平原线路：lgP=(αht/86)-39，对复杂地形线路的计算公式为：lgP=(αht/86)-335。其中，α为避雷线边缘导线的保护角。但是此公式只能一定的条件下才能运用，α必须大于15°并且小于40°而ht必须小于50m，只有这样，才能够使用此公式，如果不符合此条件，则不可以进行计算。
（四）相关的防雷设计
在使用同杆双回线路的时候，走廊的宽度可以得到很大程度上的减少、而单位走廊宽度内的输电容量则会增加。此外，还可以在很大程度上节省成本。国外的相关线路很多都是采用同杆双回线路的方法进行设计，而且这种方法在我国的应用也越来越广泛，在现在，我国对于此种的使用率也越来越高。然而在这之中还存在着一个极为重大的问题，那就是耐雷性能的变差还需要进一步的研究。我国现有的规程内关于防雷计算方法的内容都只适用于单回路，而缺乏对于同杆双回线路的计算方法。同杆双回线路的特点主要由两个，一方面是杆塔的高度较大，容易产生绕击或反击等现象。另外就是在发生雷击杆塔的同时，容易出现双回同时跳闸的现象。
总结
综上所述，在电力系统的输变电工作中，雷电过电压是一种对人员和设备危害都比较大的现象，因此在实际工作中，必须加强对雷电过电压的防范工作。相关的技术人员必须加强对于雷电过电压现象的计算工作，并且强化防雷设计，这样才能保障电网运行的安全。
参考文献
[1]林永君,马云龙,刘卫亮,马良玉.临时接地线综合管理系统研究与实现[J].电测与仪表,2015,23:105-110.
[2]周家洪,姚建,陈秋.智能手持终端在输配电接地线管理中的应用[J].电工技术,2016,08:42-43+78.
论文作者:祁桂兰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/9
标签：过电压论文; 雷电论文; 现象论文; 电压论文; 线路论文; 杆塔论文; 避雷线论文; 《电力设备》2017年第1期论文;