（南宁市全宇电力设计有限责任公司 广西南宁 530000）
摘要：高压输电线路是国家电网运行的关键，确保其安全正常的运行具有极为重要的意义。雷电是高压输电线路受到破坏的主要因素，对高压输电线路的安全有效运行有着严重的威胁。因此，关于220kV高压输电线路防雷接地技术的强化需要从雷害故障的形成及原因入手，不断拓展全新的接地技术与防雷措施，保证输电线路的防雷接地质量，从根本上提高220kV高压输电线路的防雷水平。
关键词：高压输电线路；防雷接地技术；雷电活动；避雷设施
1高压输电线路防雷的意义和原则
1.1高压输电线路防雷的意义
现阶段，我国的高压输电线路往往都是建设在比较空旷的地方，而这部分地方恰恰是雷击发生概率比较大的地方。在雷击发生的时候，可以在短时期内给高压输电线路造成非常大的破坏，在高压线路遭受雷击之后，系统就会做出跳闸和切断线路额反应，整个系统也会因高压形成损害。在雷击发生的地点，如果其周围的绝缘措施和抗高压能力低，就会出现连锁破坏，进而对人们的生命财产安全造成威胁。在雷击发生之后，所要进行的维修工作也需要投入大量的人力和财力才能够很好的对其进行修缮。雷击会造成电力的传输失败，人们生活质量也会受到影响，结合上述所讲，高压输电线路的防雷接地技术就是非常有必要的。应用防雷接地技术，能够有效的降低甚至避免雷击的负面影响，我国的用电质量和效率也会得到很大程度上的提升。
1.2高压输电线路防雷的原则
220kV高压输电线路防雷原则就是要将尽可能的降低雷击造成的线路损失。一切从实际出发，根据不同区域的不同情况，在防雷措施方面也同样采取不同的方法，并结合当地自然环境、生态环境、地理地质条件环境、以及线路周边环境等要素，经过实地考察后，设计出安全可靠又符合实际的防雷措施，以此达到220kV高压输电线路的防雷目的。除此之外，还需要进行对220kV高压输电线路分段评估，对有可能发生事故，或已经破损的线路进行维修或评估补充等，将可能造成的雷击现象的影响尽可能的减少，以此使220kV高压输电线路能够更加安稳运行。
2.雷击过程分析
2.1雷击产生的主要原因
220kV高压输电线路多采用架空架设，远距离传输电能，架设的杆塔全高36米以上（按呼高18米计算），在空中很容易遭遇雷击，雷击产生强大的感应电流随供电线路进入变电站。线路遭受雷击后，不仅会损坏电力设施、影响正常输电，还会破坏电力通信系统。虽然在各个高压输电线线路都配备了高压和阀型避雷设施，但是因现有的设备反应较慢且残压较高，因此会造成低压输电线路的暂态过电压。
2.2高压输电线的感应电流
在雷雨天气中，雷电会使高压输电线路的架空导线产生感应电流。一旦雷云对大地放电，就会使高压导线中的电荷挣脱束缚，形成自由移动的电荷，并以雷电冲击波的形式向输电线路的两端传动。此时，电荷的移动就会产生感应电流，并与导线中的电阻形成雷电感应电压，且电压很高，足以对电力设施造成致命的破坏。
2.3危害产生的顺序
在雷击发生之后，一般都会经历以下几个阶段：一是在雷击之后，高线输电线路内部产生强电压；二是受过电压影响，高压输电线形成闪络；三是闪络逐渐向工频电压转变；四是供电系统跳闸，供电被迫中止。
3.220kV高压输电线路的防雷接地技术
3.1 220kV高压输电线路的防雷措施
3.1.1装设避雷线
作为220kV高压输电线路基本避雷措施之一，避雷线的核心作用在于避免雷电对导线的直击。除此之外，避雷线的重要作用还表现在导线耦合性能的应用、雷电流散流的加强、杆塔内部雷电流的减少以及杆塔感应电压降低等方面。与此同时，在对高压输电线路进行避雷线的安装时，也要重视对防雷保护角的设置。输电线路通过山区时，应该要采用有效的计算方法来对杆塔有效保护角进行校正，并且对其进行设计的过程中，要充分的考虑保护角过大的现象，尽可能地将雷击现象降到最低。与此同时，将避雷线通过一个较小的空隙和大地之间保持一种绝缘的状态，这样在雷电发生时，空隙就会被击穿，从而使避雷线和大地相接。因此可以知道，如果将避雷线的保护角适当的减小，就可以有效的减少雷击现象，进而有效的降低了损失。
3.1.2采用差异化绝缘方式
由于现代输电线路在用电面积节省方面通常会使用同杆架设的形式，这就使得双回路现象越发普遍。因此，技术人员通过绝缘方式中差异化绝缘的运用能够有效对双回路绝缘子串片数进行区别，突出其中的差异性特征。遇到雷击时，线路绝缘子串片数相对少的会最先产生闪络，这在提高另一导线耦合性能的同时也使得另一回路的防雷能力得到优化，另一线路能够在不发生闪络的情况下持续供电。目前该方式在南方电网公司已推广使用，效果良好。
3.1.3架设耦合地线
耦合地线架设方式常见于杆塔接地电阻降低存在困难的情况，通过在导线下方增加接地线的方式来提高线路的耐雷水平，尽可能控制反击跳闸故障的产生。从作用机理来分析耦合地线的架设，耦合地线在减少杆塔分流系数的同时也使得接地电阻率相对高的地区雷电感生电流能够于临近接地装置散流，从而达到控制杆塔电压的目的。与此同时，耦合地线的架设很大程度上还提高了导线和地线之间的耦合能力，一旦塔顶出现雷击则能够即时缩小感应电压，减小冲击电压对绝缘子的不良影响。从架设位置的不同，我们可以将耦合地线的架设划分为直挂式耦合地线与侧面耦合地线两大类，其中侧面耦合地线表现出更强的屏蔽性能，在线路绕击问题上防范效果更加显著。
3.1.4设置侧向避雷针
作为一种高效避雷技术，杆塔侧向避雷针的设置主要是指通过水平侧针来达到对避雷线保护区域的有效扩展，在增加弱雷吸引数量的同时也尽可能降低220kV高压输电线路绕击的发生概率。侧向避雷针的工作原理在于一旦雷云先导放电与地面达到一定距离时，侧向避雷针可以借助先导通道电场的改变来对电场移动方向作出调整，将雷电转移至避雷针接闪器位置，这就使得雷云电荷能够在避雷针处得到释放。不同于保护角或是避雷线，侧向避雷针有着更加显著的雷电吸引能力，其特殊的针形结构强化了低空位置的弱雷吸引，使得高空位置的强雷作用极大减弱，更好地达到避雷目的。关于侧向避雷针的设置可在杆塔横担临近挂点的位置安装约3m长的侧向避雷针，为了优化避雷针的防绕击效果，可将前后两端的倾斜角控制在45°左右。
3.1.5安装自动重合闸装置
自我恢复性能是高压输电线路具备的特性之一，由于冲击闪络或是工频电弧造成的线路跳闸问题会即刻游离，这对于高压输电线路运行性能是有效的保障。安装自动重合闸能够及时判别“瞬时性故障”和“永久性故障”，能够及时恢复瞬时性故障造成的停电，提高输电线路的可靠性。从以往工作经验分析，中性点接地电网中的雷击输电线路通常都表现为单相闪络，因此技术人员可采取安装单相自动重合闸的方式来控制断路器的检修任务以及降低雷击造成的供电影响。
3.2 220kV高压输电线路的接地措施
3.2.1降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻对于220kV高压输电线路防雷也有着积极的作用。土壤电阻率相对低的地区，我们使用杆塔自然接地电阻，然而在土壤电阻率较高的地区接地电阻降低就显得较为困难，这时我们一般采取连续伸长接地体或是使用降阻剂等方式来使得接地电阻有所降低。
3.2.2完善电磁感应型接地装置
从雷击闪络反击原理分析，耦合系数的提高以及接地电阻减少是提升输电线路防雷性能的有效途径，而提高耦合系数需要从架空地线与耦合地线两方面得以体现。除此之外，由于雷击过程存在稳态电磁感应，若是改变这一暂态行波阶段的接地装置分布也能够提高耦合系数。如图1所示，若是ρ>500Ωm时我们可以采用电磁感应杆塔接地射线的强化结构来夯实其陡波雷击的抵抗能力，但若是ρ>1000Ωm就需要加强这一接地装置结构，电磁耦合系数增加的同时输电线路本身的抗雷击水平也将得到优化。
图1电磁感应杆塔接地射线结构
3.2.3安装垂直地极
作为高土壤电阻率区域的重要接地措施之一，垂直地极的安装对于表面土壤接地质量的提高至关重要，垂直地极的安装可设置在杆塔附近位置。水泥杆塔，杆塔与垂直地极之间的距离可控制在4m左右；而铁塔的垂直地极安装就需要与杆塔之间保持约6m的距离。关于垂直地极加工开采取圆钢或是角钢的方式，间隔距离控制在4~6m，至于地极长度则一般不低于1.5m。高土壤电阻率地区垂直地极的安装其埋设深度可适当增加0.8m，陡坡地形具体的地极安装深度还需要与垂直地表面深度相联系，这对于接地极散流是重要的保障，能够尽可能减少洪水冲刷对接地极功能的影响。
3.2.4采用消弧线圈接地方法
雷电活动相对频繁地区由于接地电阻很难降低，因此通常采用消弧线圈接地的方法来达到防雷的目的，它在控制单相闪络故障方面效果显著。除此之外，中性点不接地也是常用的避雷措施之一。从经验分析，二相和三相着雷时并不会导致一相导线产生跳闸断电问题。从地线与导线闪络的作用来看，线路耦合作用提高的同时也使得没有发生闪络的绝缘子电压有所降低，这势必提高了输电线路的耐雷水平。
3.3根据雷害事故发生的不同阶段采取防雷措施
从220kV高压输电线路雷害事故的四个发生阶段分析，各项防雷接地措施的落实需要建立在供电安全的基础之上，切实保障输电线路的安全稳定运行。
（1）输电线遭遇雷击时极易造成反击，因此在输电线路附近安装避雷针或避雷器是不可缺少的，同时还需要留出适当的保护间隙来提升线路的抗雷击水平；
（2）对于高压输电线路保护而言，避雷线的架设是最为经济、有效的避雷措施；
（3）定期更换输电线路的绝缘设施，雷击区杆塔在安全距离之内通过绝缘子数量的增加来优化输电线路的抗雷击性能；
（4）接地电阻降低是线路防雷的最直接途径，通过地下接地网的安装、输电线接地极数量的增加以及电阻率较低区域的土壤换用等都是输电线路防雷中有效的技术与措施。
4结束语
综上所述，切实提高220kV高压输电线路防雷接地技术，保证220kV高压输电线路的安全性，提高高压输电线路的抗雷击性能，确保我国电力工业的持久性，为我国经济社会的快速发展提供强劲的动力，促进我国国民经济的又好又快发展。
参考文献：
[1]李鑫.高压输电线路综合防雷措施的研究与应用[D].华北电力大学，2014.
[2]周永辉.220kV高压输电线路防雷接地技术研究[D].华北电力大学，2014.
[3]李健强.110kv-220kv高压输电线路的防雷技术研究[J].价值工程，2013，01（9）：87-88.
作者简介：
王庆安（1968.10-），男，湖北黄石人，本科，工程师，单位：南宁市全宇电力设计有限责任公司，从事线路电气设计工作
论文作者:王庆安
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/4/11
标签：线路论文; 高压论文; 防雷论文; 杆塔论文; 避雷线论文; 地线论文; 地极论文; 《电力设备》2017年第29期论文;