廣東科諾勘測(cè)工程有限公司 510663

摘要：從富蘭克林的風(fēng)箏引雷試驗(yàn)起，人類研究雷電和防雷技術(shù)有兩百多年的歷史了。從上個(gè)世紀(jì)30年代來，雷電對(duì)電力系統(tǒng)帶來的危害越來越被人們的重視，怎樣能夠有效的預(yù)防雷擊已被當(dāng)成人們研究的重點(diǎn)，有關(guān)的保護(hù)機(jī)制與研究原理已經(jīng)被人們廣泛的應(yīng)用。線路高度和電壓等級(jí)在不斷的提高，對(duì)于防雷的措施與要求也在逐漸提升，也使人們改進(jìn)數(shù)據(jù)分析和防雷保護(hù)計(jì)算模型的方法。目前220kV高壓輸電線路系統(tǒng)，雷擊跳閘率在實(shí)際中比預(yù)期的要高，造成的安全事故也是比較嚴(yán)重的，國(guó)內(nèi)外的研究人員對(duì)于防雷問題做了更加仔細(xì)的研究，研究的主要方向有防雷水平的提高、研究雷電統(tǒng)計(jì)參數(shù)、防雷措施研究和反擊問題研究等等。

關(guān)鍵詞：20kV；輸電線路；高壓；防雷

電力系統(tǒng)是將電力能源轉(zhuǎn)換成為電能，為了使客戶的需求得到滿足，并把其分配和輸送到用戶系統(tǒng)，主要由輸電網(wǎng)、發(fā)電廠、電力和配電網(wǎng)用戶幾個(gè)部分組成。其中，電力系統(tǒng)的重要組成部分是輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)，稱之為電網(wǎng)。配電網(wǎng)是由電纜配電線路或架空線與配電變壓器、繼電保護(hù)與各種開關(guān)、自動(dòng)裝置、補(bǔ)償電容、斷路器、計(jì)量和測(cè)量?jī)x表還有控制和通信設(shè)備等組成，除了人為或者是物理因素會(huì)造成配電網(wǎng)供電可靠性下降之外，雷擊也是導(dǎo)致配電網(wǎng)供電可靠性下降的一個(gè)非常重要的自然因素。電網(wǎng)的重要組成部分是220kV 輸電線路，同時(shí)也是我國(guó)電網(wǎng)輸送的一個(gè)重要組成部分，它具有較低的絕緣水平、分布廣，連接著眾多用戶和變電站的特點(diǎn)。雷害事故非常容易損壞電網(wǎng)和用戶設(shè)備，導(dǎo)致停電，導(dǎo)致人身發(fā)生傷亡等等，給人民群眾生活帶來非常大的損失。按照電網(wǎng)的故障分析，輸電線路在運(yùn)行時(shí)段的總跳閘數(shù)量中，因雷擊而導(dǎo)致的跳閘數(shù)量大約占總數(shù)的百分之七十至八十。

一、分析220kV高壓輸電線路雷擊形式

雷云在起電、移動(dòng)與先導(dǎo)放電的過程當(dāng)中，與導(dǎo)線非常容易形成一個(gè)斷開的回路，會(huì)使架空導(dǎo)線發(fā)生靜電感應(yīng)，當(dāng)雷云對(duì)大地進(jìn)行放電，導(dǎo)線中的電荷在非常大的電壓作用之下，自由電荷就形成了，用沖擊波的形式朝著輸電線路的兩端移動(dòng)，按照感應(yīng)電壓的計(jì)算方法，即電流與導(dǎo)線電阻的乘積，形雷電感應(yīng)電壓就形成了。通常情況下，雷電形成的感應(yīng)電壓幾乎都在上千伏左右。

二、分析高壓輸電線路雷電的繞擊原因

根據(jù)我國(guó)220kV的高壓輸電線路受到因雷擊導(dǎo)致的跳閘分類情況來看，按照數(shù)據(jù)的情況來分析，在這些年來高壓輸電線路因雷擊而跳閘例子當(dāng)中，雷電繞擊高壓線路有45次左右，占總繞擊發(fā)生總數(shù)的80%之上。根據(jù)以上的分析我們能夠看到，雷電繞擊是造成雷擊高壓線路發(fā)生跳閘的其中原因之一。根據(jù)對(duì)天氣、位置等一些綜合各方面的因素進(jìn)行分析判斷，輸電線受到雷電繞擊而發(fā)生的線路跳閘的原因主要是受到下面一些方面的影響。

（1）線路保護(hù)角α能夠影響到高壓輸電線路的繞擊跳閘率。在分析這些線路跳閘事故案例之中，對(duì)線路繞擊的幾率造成的影響是比較大的。根據(jù)對(duì)于山區(qū)輸電線路繞擊率Pa與線路桿塔高度h以及高壓線路保護(hù)角θ的關(guān)系曲線公式如下：

Pa=α√h/86-3.35（1）

當(dāng)去桿塔的取40米高度時(shí)，線路的保護(hù)角α取14度時(shí)，線路繞擊率Pa>0.4%，當(dāng)保護(hù)角α取8度，線路繞擊率Pa=0.17%，根據(jù)上面的計(jì)算我們能夠看出每當(dāng)線路的保護(hù)角有5度的增加時(shí)，高壓線路的繞擊率就會(huì)至少增加1倍之上，也就是說，高壓輸電線路越大的保護(hù)角，線路受到雷擊的繞擊率就會(huì)越高，高壓線路的跳閘幾率也就越高。

（2）輸電線路的桿塔的高度對(duì)于線路繞擊跳閘率的影響。根據(jù)分析上面的計(jì)算公式能夠看出，輸電線路的桿塔的高度比較小時(shí)，保護(hù)角α較小，線路的跳閘率差別也是較小的。但根據(jù)線路桿塔高度不斷的增加，也將更大的影響到線路保護(hù)角α。用常用的ZM21桿塔型舉例，當(dāng)桿塔的高度大于35米時(shí)，線路繞擊跳閘率會(huì)根據(jù)桿塔高度上升增加，當(dāng)桿塔的高度每增加1米，高壓線路繞擊跳閘率就會(huì)上升至67%以上。

（3）桿塔所在的地理位置地形影響線路繞擊跳閘率。桿塔在的地形坡度對(duì)于線路的繞擊率會(huì)產(chǎn)生十分大影響，應(yīng)分析我們通常使用的電氣幾何模型的擊距法，當(dāng)?shù)孛媾c桿塔傾角增大時(shí)，線路的繞擊跳閘率會(huì)通過傾角增大而呈現(xiàn)出非線性上升趨勢(shì)，但是當(dāng)?shù)孛鎯A角小于 15 度時(shí)，地面的傾角對(duì)繞擊率的影響不是很大，當(dāng)桿塔與地面傾角大于15時(shí)，線路遭受雷擊的繞擊率按照倍數(shù)進(jìn)行增加，在這樣的情況下面，地面與桿塔的傾角對(duì)于線路的防雷保護(hù)來說是非常不利的。

（4）桿塔型式影響輸電線路繞擊跳閘率。我國(guó)目前使用的高壓輸電線路塔型是比較多的，從遭遇雷擊的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析能夠看到，輸電線路選擇的塔型對(duì)于線路遭受雷擊影響顯著，不同桿塔類型的選擇，雷擊發(fā)生的幾率也是不一樣的，一般容易導(dǎo)致雷擊發(fā)生的塔型有：直線T形塔直線貓頭塔等塔型。

（5）互相作用的多種因素，使線路繞擊的跳閘幾率增加。造成雷電繞擊線路跳閘的因素形式很多樣的，根據(jù)公式（1）能夠看到，線路的繞擊幾率不但與保護(hù)角、桿塔的高有關(guān)系，還和桿塔位置土壤相關(guān)，所以說，導(dǎo)致輸電線路的繞擊率是由多種原因的綜合作用而造成的。雷電繞擊率的傳統(tǒng)算法上有一定偏差的存在，根據(jù)線路繞幾率的計(jì)算和對(duì)線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，桿塔的高度對(duì)于線路繞擊率有著很明顯的影數(shù)學(xué)模型目標(biāo)及分析。根據(jù)分析上文關(guān)于輸電線路防雷擊的問題，我們可以通過進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的建立，進(jìn)行對(duì)輸電線路避雷器的工作方式的理論計(jì)算并分析，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)輸電線路避雷器的設(shè)計(jì)與具體安裝做調(diào)整，從而達(dá)到以下目標(biāo)：

（1）對(duì)于不同安裝方式的輸電線路避雷針進(jìn)行建模計(jì)算，并且按照桿塔的輸電線路和接地電阻的耐雷水平計(jì)算，以確定輸電線路的避雷器安裝的方式和型號(hào)等等。

（2）在試驗(yàn)室中，針對(duì)避雷器間隙的大小以及型號(hào)不同的間隙形式避雷器，對(duì)輸電線路避雷器，整體做出50%的雷擊放電試驗(yàn)，對(duì)避雷器間隙大小的，給輸電線路安裝合適的避雷器提出合理的指導(dǎo)建議。

（3）通過上述的計(jì)算情況，根據(jù)實(shí)際工作情況對(duì)掛網(wǎng)運(yùn)行線路避雷器在室內(nèi)進(jìn)行電氣試驗(yàn)，確定好線路在運(yùn)行后的電氣變化情況，方便對(duì)以后避雷器安裝提供建議。

三、分析220kV高壓輸電線路防雷接地方法

1、輸電線路的傳輸路徑進(jìn)行合理選擇

根據(jù)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，輸電線路遭遇雷擊大部分集中于線路的某些比較復(fù)雜的環(huán)境地段。也就我們經(jīng)常說的易擊區(qū)或選擇性雷區(qū)，假如輸電線路可以避開雷區(qū)，或者對(duì)易擊區(qū)輸電線路加強(qiáng)保護(hù)，是防雷的有效措施之一。例如說像順風(fēng)的河谷以及山區(qū)風(fēng)口和峽谷等地方的雷暴走廊，桿塔附近的水庫、池塘、森林樹木，地下導(dǎo)電礦等，這些都是雷電易擊區(qū)，在實(shí)際的施工過程中能夠提前對(duì)其進(jìn)行考慮，從而采取有效的防雷措施。

2、對(duì)桿塔接地電阻降低

對(duì)桿塔接地電阻降低的技術(shù)是輸電線路采取防雷措施的手段之一，它是根據(jù)降低桿塔的接地電阻來對(duì)雷電流對(duì)輸電線路的沖擊減小，對(duì)輸電線路反擊耐雷水平進(jìn)行提高。桿塔接地電阻降低時(shí)，降低整個(gè)回路的電阻，可以快速的降低雷擊塔頂時(shí)過電壓，進(jìn)而可以對(duì)絕緣子承受的過電壓降低，使線路的耐雷水平提高，減少絕緣子的閃絡(luò)，可以對(duì)線路的跳閘率有效降低。

（1）桿塔接地電阻標(biāo)準(zhǔn)

使桿塔接地電阻減小是預(yù)防桿塔遭受雷擊的有效方式之一，桿塔的電阻和土壤的導(dǎo)電率有關(guān)，使桿塔的接地電阻與土壤的導(dǎo)電率降低是提高線路耐雷水平有效手段。在對(duì)有避雷線的輸電線路進(jìn)行安裝時(shí)，每個(gè)桿塔在不連避雷線時(shí)的工頻接地電阻上的要求也不一樣，在干燥、雷季的季節(jié)，不要超過規(guī)定的數(shù)值，具體數(shù)值如下表表 4-1 所示：

2、降低桿塔接地電阻的措施

（1）最簡(jiǎn)單的方法是水平外延接地。對(duì)于桿塔在較大的地方比較適用，有著可以進(jìn)行水平放射的地方。水平放射施工費(fèi)用比較經(jīng)濟(jì)，同時(shí)還不對(duì)環(huán)境造成污染，能夠有效的降低沖擊接地電阻與工頻接地電阻，使線路的

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