浅议220kV高压输电线路防雷接地技术陈萌

浅议220kV高压输电线路防雷接地技术陈萌

陈萌1张慧芳1

（1.山东电力工程咨询院有限公司山东济南250013）

摘要：我国经济的快速发展和人民生活水平的提高对电力供应提出了更高的要求，电网的规模在不断扩大，运行设备和输电线路的数量也在不断增加，增强高压输电线路的稳定性是相关电力部门必须要面对的任务之一。因雷电而导致线路出现故障时有发生，通常会造成大规模的跳闸停电事故，给社会带来经济损失，给人们生活带来诸多不便。探究220kV高压输电线路防雷接地的技术，对输电线路安全、稳定运行具有重要的现实意义。

关键词：220kV高压；输电线路；防雷；接地技术

一、雷击发生原因及危害

现代化的电力事业发展速度不断加快，很多地方的220kV高压输电线路建设，都在走向快节奏的方向，整体上的工作成绩是比较显著的。但是，220kV高压输电线路的架设过程中，必须充分考虑到自然界当中的雷击现象，这是非常严重的问题。从220kV高压输电线路本身来分析，其在建设的过程中，大部分的原材料应用，表现为金属的特点，这些线路的结构，整体上表现为架空的特点。当雷击发生以后，会在220kV高压输电线路当中，瞬间产生大量的电流，也就是我们日常所说的感应电流。强大的电流进入到220kV高压输电线路以后，直接参与了正常的电流输送，对于整体输电线路内部的电压，直接造成了迅速升高的特点，会对输电过程的安全性，构成非常严重的威胁，针对220kV高压输电线路的设备造成严重的破坏，同时对于电力通信系统，也造成了较大的损害。由此可见，220kV高压输电线路的雷击问题，必须按照科学的手段来应对，应坚持在防雷接地技术上，按照科学方式来应用。

二、220kV高压输电线路防雷接地技术

2.1防雷技术

2.1.1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。

2.1.2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。

2.1.3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。

2.1.4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。

2.2接地技术

2.2.1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。

2.2.2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100Ω•m的土壤时，工频接地电阻不易超过10Ω；输电线路在电阻在高于100Ω•m，低于500Ω•m的土壤时，工频接地电阻不易超过15Ω；输电线路在电阻在高于500Ω•m，低于1000Ω•m的土壤时，工频接地电阻不易超过20Ω；输电线路在电阻在高于1000Ω•m，低于2000Ω•m的土壤时，工频接地电阻不易超过25Ω；输电线路在电阻在高于2000Ω•m，工频接地电阻不易超过30Ω。通过改变土壤电阻率和接地电极，从而降低杆塔接地电阻。

2.2.3安装垂直地极

安装垂直地极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。安装垂直地极应注意几点：其一，若架空输电线路是铁塔，则铁塔的垂直地极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，则杆塔的垂直地极安装与杆塔的距离应控制在4m左右。关于垂直地极采用圆钢或角钢等加工方式，地极间隔应在4-6米间，长度应在1.5m以上。其三，若地极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，陡坡的地形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极的影响。

2.2.4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。

2.2.5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ρ>500Ω•m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ρ>1000Ω•m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。

结语

总而言之，高压输电线路是电网能够进行运行的基础设施建设，保证安全的进行运行是非常关键的。对高压输电线路遭到破坏的非常重要的一个原因就是受到雷击。在当今阶段，我们国家的高压输电线路的防雷技术已经有了非常大的提高，但是，还是存在很多的问题，这就需要我们不断的进行深入的研究，对防雷的技术不断的进行改善。

参考文献

[1]罗玉鹤.220kV高压输电线路防雷接地技术分析[J].科技与创新,2014(16):37-38.

[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.

作者简介：

陈萌，1986，男，工程师，研究方向为架空输电线路的设计和研究；

张慧芳，1986，男，工程师，研究方向为架空输电线路的设计和研究；