浅谈220 kV输电线路防雷保护措施

2010-08-15丁智平

科学之友 2010年24期

丁智平

（赣东北供电公司，江西乐平 333300）

1 直击雷过电压

雷电过电压是由大气中的雷云对地面放电而引起的，分直击雷过电压和感应雷过电压两种。雷击主要是通过建立一个放电泄流通道，从而使大地感应电荷中和雷云中的异种电荷，因此雷击和接地装置的完好性有直接的关系。雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，故常称为雷电冲击波。直击雷过电压是雷闪直接击中电工设备导电部分时所出现的过电压。按雷击线路部位的不同，直击雷过电压分为：雷击线路杆塔或避雷线时，雷电流通过雷击点阻抗使该点对地电位大大升高，当雷击点与导线间的电位差超过线路绝缘的冲击放电电压时，就会对导线发生闪络，使导线出现过电压。因为这时杆塔或避雷线的电位高于导线，故称为反击；雷电直接击中导线（无避雷线时）或绕过避雷线击中导线（屏蔽失效），直接在导线上引起过电压，称为绕击。输电线路感应雷过电压最大可达到400 kV左右，它对35 kV及以下线路绝缘威胁很大，但对于220 kV线路绝缘威胁很小，220 kV输电线路雷击故障多由直击雷引起，并且与接地装置的完好性有直接的关系。

2 雷击线路造成的危害

雷击线路可以使线路发生短路接地故障。雷电作用时间很短，但导线对地发生闪络后，工频电压将沿此闪络通道放电，发展成工频电弧接地，导致继电装置动作，影响线路正常送电，形成沿输电线路侵入变电站的雷电波，使电力设备承受很高的过电压，以致设备绝缘破坏，造成停电事故。

3 220 kV输电线路防雷保护措施

3.1 架设避雷线

避雷线是高压和超高压输电线路最基本的防雷措施，其主要目的是防止雷直击导线。此外，避雷线对雷电流有分流作用，可以减小流入杆塔的雷电流，使塔顶电位下降；通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘上的电压；对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。架设避雷线的要求：线路电压愈高，采用避雷线的效果愈好，而且避雷线在线路造价中所占比重也愈低，220 kV输电线路应该全线架设避雷线。

3.2 降低杆塔接地电阻

对于一般高度的杆塔，降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平防止反击的有效措施。在土壤电阻率低的地区，应充分利用杆塔的自然接地电阻；在高土壤率地区降低接地电阻比较困难时，可采用多根放射形接地体，或连续伸长接地体，或配合使用降阻剂降低接地电阻。

3.3 架设耦合地线

在降低杆塔接地电阻有困难时，可以采用在导线下方架设地线的措施，其作用是增加避雷线与导线间的耦合作用以降低绝缘子串上的电压。此外，耦合地线还可以增加对雷电流的分流作用。运行经验证明，耦合地线对降低雷击跳闸率的作用显著。

3.4 采用不平衡绝缘方式

为了节省线路走廊用地，在现代超高压线路中采用同杆架设双回路的情况日益增多。对此类线路在采用通常的防雷措施尚不能满足要求时，还可采用不平衡绝缘的原则，使两回路的绝缘子串片数存在差异，这样雷击时绝缘子片数少的回路先闪络，闪络后的导线相当于地线，增加了对另一回导线的耦合作用，提高了另一回的耐雷水平，使之不发生闪络，以保证另一回继续供电。一般认为两回路绝缘水平的差异宜为31/2倍相电压（峰值），差异过大将使线路总故障率增加。差异究竟多少为宜，应通过各方面技术经济比较来决定。

3.5 装设自动重合闸

由于线路绝缘具有自恢复功能，大多数雷击造成的冲击闪络和工频电弧在线路跳闸后能迅速去游离，线路绝缘不会发生永久性的损坏或劣化，因此装设自动重合闸的效果很好。在中性点直接接地的电网中，经验表明，绝大多数雷击事故是单相闪络，所以可采用单相重合闸以减轻断路器的检修工作量及减轻对用户供电的影响。

3.6 采用消弧线圈接地方式

对于雷电活动强烈、接地电阻又难以降低的地区，可考虑采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式，绝大多数的单相着雷闪络接地故障将会被消弧线圈所消除。而在二相或三相着雷时，雷击引起第一相导线闪络并不会造成跳闸，闪络后的导线相当于地线，增加了耦合作用，使未闪络相绝缘子串上的电压下降，从而提高了耐雷水平。

3.7 装设管型避雷器

仅用作线路上雷过电压特别大或绝缘弱点的防雷保护。它能免除线路绝缘的冲击闪络，并使建弧率降为零。在现代输电线路上，管型避雷器仅安装在高压线路之间及高压线路与通信线路之间的交叉跨档、过江大跨越高杆塔、带避雷线的终端杆塔、换位杆塔，及变电站的进线保护段等处。

3.8 加强绝缘

由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔，这就增加了杆塔着雷的机会。对于高杆塔，可以采取增加绝缘子串片数、改用大爬距悬式绝缘子、增大塔头空气间距等来提高其防雷性能。高杆塔的等值电感大，感应过电压大，绕击率也随高度而增加。因此规程规定，全高超过40 m有避雷线的杆塔，每增高10 m应增加一片绝缘子，全高越过100 m的杆塔，绝缘子数应结合运行经验通过计算确定。