220kV高压输电线路防雷接地技术的相关研究

220kV高压输电线路防雷接地技术的相关研究

苏彤

济南新立达人力资源管理服务有限公司山东济南250022

摘要：220kV高压输电线路防雷是确保电网稳定性、减少电网故障、提升供电效益的必然要求。对此，各地供电局要加强对220kV高压输电线路防雷接地技术实施工作，确保电网耐雷水平不断提升。

关键词：220kV高压；输电线路；防雷接地技术

220kv高压输电线路长期裸露置于高空，易遭受雷击等破坏，导致自动跳闸、断电等现象，使整个电力系统受到损害。若雷击地点周围的辅助设施绝缘性不达标，雷击产生的电流容易引起第二次伤害，雷击造成的输电中断不仅影响人们的生产生活，严重时更会危及人们的生命和财产。

一、220kV高压输电线路遭雷击的主要原因

（1）220kV线路的上方一般都有110kV以上线路交叉跨越，高压等级线路从远方带来雷电，且220kV线路自身防雷设计相对于高电压等级线路防雷设计要低，在面临同样的多雷环境下，220kV线路的不足之处显露。因此，预防雷电的能力较弱，易受雷击。

（2）220kV配电线路在设计上多使用针式绝缘子，在线路档距中跨度较大，能够很好地防御台风、雷电等极端天气。但是，这一设计的不足之处在于，当针式绝缘子发生内部击穿时，将难以及时发现故障，且现阶段供电局使用的针式绝缘子多是耐压为35kV的绝缘子，当遭受雷击后因为耐压高，一般情况下还能继续工作，所以问题和隐患更难被发现。

（3）因为供电局线路杆塔、开关、配变地网安装存在违规和不合理现象，接地圆铁和接地角桩焊接不严密，导致多点接地故障难以避免。接地故障没有及时排除，也是配电线路易受雷击的原因之一。

（4）避雷器质量不良或因为多年遭受雷击已处于失效状态，造成线路易受雷击。

（5）测试接地电阻方法不规范、仪器不准确等，也在一定程度上造成了配电线路易受雷击。

二、220kv高压输电线路防雷接地技术

（一）防雷技术

1.设置侧向避雷针

杆塔侧向避雷针有着较强的雷电吸引力，它可以增强避雷线吸引雷电的能力，从而增加避雷线的保护范围。当雷云先导放电与地面达到一定距离时，侧向避雷针能够凭借改变先导通道电场，从而调整电场移动方向，将雷电转移至避雷针接闪器方位，从而使雷云电荷在避雷针处释放。侧向避雷针优于避雷线，它特殊的针型结构能够增强低空位置的弱雷吸引，减弱高空位置的强雷作用，从而起到避雷的作用。

2.安装避雷线

安装避雷线是防止220kv高压输电线路遭受雷击的有效方式之一。其一，避雷线能够将雷电引离输电线路的位置，使输电线免遭雷击。其二，避雷线具有分流和引流的作用，能够降低雷击造成的输电线路里多余电流，减轻雷击造成的损害程度。由于导线本身具有耦合性，因此，避雷线能够利用导线的特性降低输电线路中的电压，减少感应电压发生的概率。关于避雷线应从技术角度进行选择，通常情况下高线路电压防雷效果越好，且其成本较为低廉。因此安装避雷线是目前220kv高压输电线路重要的防雷方式之一。

3.提高输电线路的绝缘性

一般情况下220kv输电线路杆塔越高，受雷击的概率越高，受雷击后产生的感应电流越大。因此建议选择40m内适度高度的杆塔，这有助于降低输电线路遭雷击后造成的损害。若大面积的使用杆塔对线路进行架空，一旦遭受雷击，导致的损害较大，因此可以在杆塔中加入绝缘子，依据杆塔的高度及绝缘子性能的大小选择适当的绝缘子数量。

4.采用绝缘方式中不平衡法则

现代220kv输电线路为了节省占地面积，通常会采用同杆架设的方式，这会导致双回路现象时有发生。通过采用绝缘方式中不平衡法则，能够有效区别双回路绝缘子串片，使其差异性特征更加凸出。当遭受雷击，线路绝缘子串片越少越容易产生闪络，闪络效果可以和地线相媲美。从而提升另一个导线的耦合性，使输电线路的防雷性得到显著提升。在实际操作时，两线路绝缘比过大或过小都不好，最佳比例为2：31左右，比例过大易导致线路故障，比例过小会影响防雷效果。因此，在安装线路时要应用不平衡法则，合理确定两线路比例和绝缘子片数。

5.安装自动重合闸装置

220kv输电线路具有修复性的特点，当遭受雷击后，它可以短时间内控制由于雷电引起的部分问题。如减少冲击闪络、工频电弧导致的线路跳闸问题等，这是高压输电线路安全运行对保障。安装自动重合闸装置有助于及时判别“临时性故障”和“永久性故障”，从而及时采取应对对策，提升输电线路的安全可靠性。从经验角度来看，一般情况下中性点接地电网中的雷击输电线路为单相闪络，因此可以通过安装单相自动重合闸的途径降低雷击产生的不良供电影响。

（二）接地技术

1.架设耦合地线

当降低杆塔接地电阻较为困难时，可采取架设耦合接地线的途径。通过在导线下方增加接地线的方式，从而提升线路的耐雷效果，降低反击跳闸故障发生的可能性。耦合地线既能够降低杆塔分流系数，又使得接地电阻率相对较高的地区雷电感生电流在临近接地装置散流，起到降低塔顶感应电压的作用。同时，架设耦合地线能够提升导线与地线间的耦合程度，避免由于塔顶出现雷击对绝缘子造成的不良影响。

2.降低杆塔接地电阻

通过降低杆塔接地电阻，降低雷击塔顶时的过电电压，减轻雷电流对输电线路的冲击，一定程度上减少跳闸发生的概率。接地电阻与土壤电阻率和接地电极的形式有关，当安装避雷针的前提下，输电线路在电阻低于100的土壤时，工频接地电阻不易超过10；输电线路在电阻在高于100，低于500的土壤时，工频接地电阻不易超过15；输电线路在电阻在高于500，低于1000的土壤时，工频接地电阻不易超过20；输电线路在电阻在高于1000，低于2000的土壤时，工频接地电阻不易超过25；输电线路在电阻在高于2000，工频接地电阻不易超过30。通过改变土壤电阻率和接地电极，从而降低杆塔接地电阻。

3.安装垂直地级

安装垂直地级有助于改善表面土壤接地质量差的问题，特别是在土壤电阻率高的地区。安装垂直地级应注意几点：其一，若架空输电线路是铁塔，则铁塔的垂直地级安装与杆塔的距离应控制在5-6m范围内。其二，若架空输电线路是水泥杆塔，则杆塔的垂直地级安装与杆塔的距离应控制在4m左右。关于垂直地级采用圆钢或角钢等加工方式，地级间隔应在4-6米间，长度应在1.5m以上。其三，若地级安装在高土壤电阻等地区，则应加大极地埋藏深度，通常为0.8m左右。其四，陡坡的地级安装需进行实地测量，依据地表的深度计算安装尺寸，当出现洪水冲刷时尽可能减少对垂直地级的影响。

4.采用消弧线圈接地方法

通常情况下在雷电活动相对频繁，接地电阻较高的地区可采用消弧线圈接地措施进行防雷。消弧线圈是带铁芯的电感线圈，当220kv输电线路遭受雷击时，消弧线圈能够使放电处的电压下降，减轻雷电对线路的损害。当二相和三相遭遇雷击时，一相导线不会因此增加跳闸的概率。从地线和导线闪络的作用看，线路的耦合作用降低了没有发生闪络绝缘子的电压，一定程度上提升了线路的抗雷能力。

5.完善电磁感应型接地装置

从理论上来看，耦合系数的提升、接地电阻的降低能够有效起到220kv输电线路防雷作用。依据原有理论，提高耦合系数主要依靠架空地线和耦合地线两方面实现。而实际雷击过程存在稳态电磁感应，若将暂态行波阶段的接地装置改变，也可以一定程度上提升耦合系数。加强杆塔接地结构的抗陡波雷击性能。当p＞500Ωm时，可采用强化电磁感应杆塔接地射线方式，从而提升陡波的抗雷能力。当p＞1000Ωm时，可采用强化接地装置方式，加强电磁耦合系数。从而提高220kv输电线路的防雷水平。

结束语

高压输电线路作为国家电网运行的命脉，保障其安全运行的意义是极其重大的。雷击作为高压输电线路的“头号杀手”，严重威胁到了高压输电线路的运行安全。虽然我国对高压输电线路的防雷研究取得了一定的成果，但是高压输电线路的防雷技术还需要进一步的提升与完善。

参考文献

[1]曾嘉.高压输电线路防雷技术分析[J].电力讯息，2014（03）：41-42.

[2]韦基毅.浅谈220kV高压输电线路的防雷技术[J].工业技术，2013（17）：90.