防雷接地技術研究

【摘要】目的 分析220KV高壓輸電線路的防地雷接地技術，提高輸電線路穩定性。方法 通過分析高壓輸電線路雷擊放電原理，對雷電參數、雷電流和雷電壓、雷擊跳閘率和耐雷水平等要素進行分析。結果 選擇合理輸電線路、降低桿塔接地電阻、架設耦合地線、安裝路線型避雷器、安裝側向避雷器、增加避雷線并減少保護角、裝設自動重合閘裝置、采用并聯保護間隙技術、優化絕緣配合等技術在防雷接地技術中作用顯著。結論 對高壓輸電線路的防雷接地技術進行研究，提升了輸電線路輸電穩定性，值得推廣。

【關鍵詞】220KV高壓輸電線路 防雷 接地技術

0 引言

電力系統的正常運行是保證社會各部門正常運作的重要前提，隨著社會經濟的發展，社會和電力的聯系將會越來越緊密，人們對供電可靠性的要求將越來越高。某些雷電、大風等惡劣天氣頻繁發生的地區，電網跳閘的事故層出不窮，極大地影響了電網運行的穩定性和供電的可靠性。為保證電網運行的安全可靠運行，對雷擊事故發生原因進行探討和分析，完善高壓輸電線路的防雷接地技術，很有必要。

1 高壓輸電線路雷擊放電原理

帶電荷的雷云是引起雷電放電現象的主要原因，雷云對大地的放電時多次循環重復的放電過程，在放電中分為先導放電和主放電兩個階段。雷電的電壓高、電流強度大、能量大。我國雷電的分布特點是：季節上，夏季多于春季；海陸分布上，陸地多雨海洋；地域上，南方多于北方。本節通過雷電參數、雷電流和雷電壓、雷擊跳閘率和耐雷水平等要素的分析，建構高壓輸電線路的雷擊放電原理。

1.1 雷電參數

在采取防雷措施之前，對目標區域的雷電活動情況進行綜合分析。綜合考量該區域的雷暴日、雷暴小時、地面落雷密度。雷暴日式一年中雷電發生的日期數，雷暴小時是一年中有雷電的小時數，這兩者反映的是雷電活動的頻度。而地面的落雷密度，更能反映出云對地放電和云間放電，在我國一般采用r=0.015（次/平方公里·雷暴日）表示落雷密度[1]。

1.2 雷電流和雷電壓

雷電對地放電的實質是雷云電荷瞬間向大地瞬間釋放的能量，通過固定波阻的雷電通道向地面傳輸電磁波的過程。在雷電放電的過程中，通過雷擊地面時產生的電流，根據此數據，根據相關數據計算模型推算出雷電波的參數。得出如下的計算公式：

由于雷電流是單極性的脈沖波，按照現行標準，通過雷電幅值的分布概率計算雷電流幅值的分布概率：

根據相關計算模型，得出雷擊過電壓分為感應雷過電壓和直擊雷過電壓。高壓電線在這兩種電壓下，是否采用避雷線差別很大。感應雷過電壓經過時，若線路上有避雷線，在其屏蔽的作用下，導線的感應能力會下降。直擊雷過電壓時，若線路上無避雷線，雷擊將會直接擊中雷擊導線和雷擊塔頂[2]。

1.3 雷擊跳閘率與耐雷水平

雷擊跳閘率和耐雷水平是衡量輸電線路防雷性能優劣的主要途徑。在假定每年40個雷擊日的情況下，可能引起跳閘的次數，估計線路真實運行的遮斷情況。

平等導線之間存在著線間的電容和平等導線，若在避雷線上出現電壓行波，導線上就需要耦合出一個相應的電壓。而這兩者之差，就是絕緣子在電線實際運行中的電壓，計算公式為： 。

雷電流計算塔頂電位，計算線路運行中導線絕緣上的實際電壓。線路的閃絡指的是超過絕緣子50%的電壓，雷電的耐雷水平指的是雷電對線路放電時的雷電流臨界值，這個臨界值往往使得絕緣閃絡的情況發生。由此可見，線路耐雷的水平和線路絕緣發生閃絡的頻率成反比。在這兩者之中，并不存在著絕對的對應關系，即絕緣子發生閃絡后，線路并不會一定發生跳閘的現象。在其中，通過工頻電弧的調節，可以將沖擊閃絡轉化為穩定的工頻電弧概率，計算公式如下： 。因此，針對建弧率的降低，可采取適當調整絕緣子片數，采用消弧線圈和不接地的接地方式，減少絕緣子串上的工頻電廠強度，實現工頻電弧的穩定，保證輸電線路在雷擊情況下安全穩定運行。

2 高壓輸電線路的防雷接地技術探討

2.1 選擇合理輸電線路

線路雷擊通常集中于選擇性雷區，選擇合理的輸電線路時，應當盡量避免這些雷區。在雷暴走廊、順風河口和峽谷、潮濕盆地、突變地帶、導電性礦和地下水位較高的地區、有著良好土層土壤電阻率差別不大的地區，合理假設線路，避開已遭受雷區的地段，并對其進行保護。

2.2 降低桿塔接地電阻

降低桿塔接地電阻是提高輸電線路抗擊雷電水平的重要技術。在施工中，通過接地電極和接地電阻相連的形式，改變接地電極的形狀、深埋、尺寸以及土壤的電阻率改變桿塔的接地電阻。通過降低雷擊電塔使電位的降低、降低絕緣子的過電壓程度，使線路的反雷擊水平提高，降低線路的雷擊跳閘率。

2.3 架設耦合地線

耦合地線一般應用在接地電阻較高的線路中，通過在導線下方加設一條接地線的方式，提高線路的反雷擊水平，降低線路的防雷跳閘率。通過直掛式耦合地線和側面耦合地線的架設，防止雷電對線路的繞擊[3]。

2.4 安裝路線型避雷器

將線路型避雷器和線路的絕緣子串聯或者并聯，提升線路安裝處線路的反雷擊和繞擊的水平避免絕緣子發生閃絡的情況，降低雷擊跳閘率，達到防止雷擊的目的。在加裝避雷器之后，使雷電流發生變化，經實踐證明，在220KV輸電線路上，采用避雷保護器之后，線路的雷擊閃絡故障率大幅度降低。

2.5 安裝側向避雷器

當雷云中的先導放電在距離地面一定高度時，通過避雷針的安裝，能將雷電的最大強度轉移帶接閃器的連線上。桿塔側針技術通過增強避雷線的保護范圍，降低輸電線路的繞擊率。

增加避雷線并減少保護角

架設避雷線在防止雷直擊導線中具有重要作用，同時，在線路的運行中，具有分流、降低絕緣子電壓對導線的耦合、降低導線上感應過電壓等作用。在保護角的控制上，控制導線高度，使桿塔中心和導線的位置盡量靠近，另外，也可通過增加絕緣子片數和數量的增加，減小避雷線的保護角。

2.7 裝設自動重合閘裝置

線路具有自動恢復的性能，線路在閃絡后通過跳閘能自行消除閃絡造成的影響。故而應在線路中裝設自動重合閘裝置，降低線路的雷擊反應時間。

2.8 采用并聯保護間隙技術

利用絕緣子串并聯一對金屬電極之間的間隙，能保護絕緣子免受電弧的灼燒。在絕緣子的選擇上，一般使用符合絕緣子和瓷和玻璃絕緣子。安裝方式分為橫擔側安裝和線路側安裝。如圖1所示：

2.9 優化絕緣配合

絕緣配合的最終目的是提升電氣設備的絕緣水平，在綜合考量電力系統可能承受的各種電壓的耐受特性下，確定合理的絕緣水平，能起到保證線路高效安全運行的目的。通過絕緣子片數、塔頭空氣間隙、線路、雙回輸電線路的選擇，優化不同情況下絕緣子的配合，實現保證線路安全運行的目的。

3 結語

高壓電線的安全運行，保證了整個電力系統的正常運行。因此，應在實踐和經驗的不斷總結中，通過提升抗雷擊的高壓接地技術，采取科學合理的措施，保證人民的生產生活。

參考文獻：

[1]羅真海、蕭定輝.淺議220kV韶郭線安裝氧化鋅避雷器后的運行效果[J].廣東電力.2010，8（20）：30～31.

[2]解廣潤.電力系統過電壓. 北京：水利電力出版社

[J].2010，7（12）：89-90.