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摘要：电力供应直接影响人们的生产生活，需提高供电稳定性和安全性。高压输电线路由于所处的地理环境和自然环境比较容易遭受雷击，造成的经济损失不可估量。因此，本文就220kV输电线路工程防雷措施进行了分析和探讨。
关键词：220kV；输电线路；防雷措施
一、雷击跳闸率理论计算
二、本工程模型雷击跳闸率计算
（1）导地线参数
本工程普通段导线推荐采用1×JL3X/LHA55.25（DFY)-660/240，地线采用OPGW-14-110-1。
（2）杆塔参数（如图1）
雷击跳闸率计算（如表1）
对于平顶塔和常规的猫头塔，折算到40个雷暴日的雷击跳闸率分别为0.201和0.319，平顶塔的雷击跳闸率相比于常规猫头塔下降了37%，且此计算条件下雷击跳闸率远低于规范限值0.315。这主要是因为本文平顶塔采用负保护角设计，保护角为-4°，比常规猫头塔保护角小16°，两地线间距比两导线间距宽0.4m，增强了地线对导线的屏蔽作用，降低了雷电绕击率。另一方面，平顶设计降低了塔头高度，导致杆塔全高减小，因而降低了雷击输电线路的概率。雷击跳闸率与接地电阻的关系曲线图如图2。
图2雷击跳闸率与接地电阻的关系曲线图
因此，为提高本工程防雷性能，需降低输电线路接地电阻，建议在部分土壤电阻率较高的地区，塔位环境受限、常规接地沟槽开挖困难的地段，采用沿基坑单独敷设接地体的新型接地型式。针对沿线部分土壤呈强或中腐蚀性，推荐采用玻纤复合石墨基柔性接地体及附着式接地引下线防腐装置，可有效防止土壤腐蚀并降低接地电阻。
三、防雷措施建议（如表2）
本线路经过的地区为雷电活动密集区域，全线主要地形以丘陵为主，约占50%，其次为河网泥沼，约占33%，平地约占17%。每个杆塔所处的位置地形不同土壤及地下水的腐蚀程度也存在差异。
表2
根据本工程实际情况，推荐防雷措施如下：第一，全线架设双避雷线。第二，单回路直线塔采用负保护角的平顶塔。第三，全线安装负角保护针，降低雷电绕击导线造成的雷击跳闸事故。第四，在部分土壤电阻率较高的地区，塔位环境受限、常规接地沟槽开挖困难的地段，建议采用沿基坑单独敷设接地体的新型接地型式。针对沿线部分土壤呈强或中腐蚀性，推荐采用玻纤复合石墨基柔性接地体及附着式接地引下线防腐装置，可有效防止土壤腐蚀。另外，通过在接地体上增设“火花刺”，增加散流面积，可有效减低接地装置的冲击接地电阻，提高线路耐雷水平。针对沿线部分塔位环境受限、常规接地沟槽开挖困难、自然接地降阻效果不够的地区，建议采用无腐蚀导电材料的新型接地型式，通过在基础混凝土中按照一定配比加入无腐蚀导电材料，在不影响基础混凝土强度的情况下，提高其导电性能，从而达到不敷设水平接地体即可降低杆塔接地电阻至规定值的要求。第五，在部分地闪密度偏大的区域，适当采用雷击闪络限制器，进一步提高雷害易发生地区的输电线路耐雷水平。部署分布式无源光传感雷击监测系统，在变电站通信机房内安装主机，即可实现全线路雷击闪络信号的实时监测、智能分析及快速定位。
四、输电线路综合防雷的具体措施
输电线路的过电压保护方式会因输电线路的电压级别、电荷性质、系统运行方式、雷电活动的频繁程度及当地具体环境的不同而采取不同措施。
1、线路走廊的选择
线路走廊的选择是从路线上避开雷电频发的地区，需做好前期调研工作。根据当地的气候和自然环境，选择雷电较少的地区，还需结合相应的知识避开雷电频发的场所。例如，水库、山顶及半山区，不是靠近水，就是地势较高，容易引雷。向阳坡下雨频繁，容易引雷。靠近河流湖泊的高坡或者杆塔接地电阻高的地区，容易引雷。横跨水库、河流、湖泊及地势较高的平原地区等，四周较空旷，输电线路架设较高，且靠近水域，容易引雷。
2、架设避雷线
经调查研究发现，在平原地区架设避雷线效果显著。避雷线和避雷针的原理是相同的，都是把雷电通过导线引入地下的避雷网，以减少其对输电线路的危害。
避雷线在雷电高发的山地、丘陵地区避雷效果不佳。山地不仅是多雷区也是易绕击区。多山地区易出现绕击失效和侧击失效的现象。为减少绕击，需减少保护角。对于已建成的输电铁塔，已无法改变其保护角。对于正在建设或者准备建设的输电铁塔，可合理设计保护角，一般不宜超过20°，最大不能超过30°。架设耦合地线防雷效果显著。耦合地线可有效降低输电线路的反击跳闸率。对于超高电压输电线路，需降低杆塔的接地电阻，以加强避雷效果，但是实际操作中较难实现。通过增强避雷线和导线的耦合作用，可降低绝缘子串的过电压，也可降低输电线路反击跳闸率，提高输电线路的防雷、耐雷水平。
3、降低杆塔的接地电阻
降低杆塔的接地电阻是有效的防雷措施。接地电阻过大会增加雷电反击跳闸率，是输电线路遭受雷电危害的关键原因。降低杆塔接地电阻的方法是放射法埋设钢筋。但是该方法只适用于电阻率低、土壤条件好及石头较少的平原地区。对于石头较多、土壤较少及电阻率高的山地地区，可添加降阻剂来降低杆塔的接地电阻。降阻剂的组成成分有细石墨、膨润土、固化剂、润滑剂及导电水泥等。降阻剂是良好的导电体，可作用于接地体和土壤之间。一方面，降阻剂可与金属接地体紧密接触，形成较大的电流流通平面；另一反面，降阻剂可针对性地降低地区杆塔的接地电阻，降低雷电反击跳闸率，提高输电线路的耐雷水平。
结束语
本文根据雷击跳闸率基本原理，对比平顶塔和猫头塔的雷击跳闸率。并根据实际情况给出了防雷的相关措施和建议。验证了理论计算的可行性。
参考文献
[1]黄福勇,周挺,王成.输电线路雷击故障查找探讨[J].湖南电力,2009,(6).
[2]邵天晓.架空送电线路的电线力学计算（第二版）[M].北京：中国电力出版社,2003.
论文作者:魏茳彬
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/25
标签：线路论文; 杆塔论文; 电阻论文; 雷电论文; 防雷论文; 避雷线论文; 地区论文; 《当代电力文化》2019年第10期论文;