安朝軍（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

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220kV輸電線路雷擊跳閘故障及對(duì)策

安朝軍（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求越來(lái)越大，為此國(guó)家大力建設(shè)高壓輸電網(wǎng)絡(luò)以解決日益增長(zhǎng)的電力需求。然而，作為電力輸送最主要的220kV高壓輸電線路經(jīng)常遭受雷擊，而電壓等級(jí)相對(duì)較小的低壓輸電線路不易出現(xiàn)雷擊問(wèn)題。一旦220kV遭受雷擊，不僅嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，而且給人們的生產(chǎn)、生活帶來(lái)諸多不便。本文主要分析了220kV輸電線路雷擊產(chǎn)生的原因，進(jìn)而論述了現(xiàn)有的防護(hù)方法，最后給出了相應(yīng)的對(duì)策。希望本文能為從事相關(guān)工作的人員提供一定的指導(dǎo)和幫助。

高壓輸電網(wǎng)絡(luò)；220kV輸電線路；低壓輸電線路

引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)電力需求的增加，國(guó)家電網(wǎng)不斷進(jìn)行改革，在電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)節(jié)各種新設(shè)備和新技術(shù)得到了應(yīng)用。如避雷線的使用，避雷線是輸電線路十分重要的防護(hù)措施，它主要有以下四種的作用：①能防止雷電直接擊中線路。②對(duì)雷擊電流產(chǎn)生分流作用，使流入桿塔中的雷電流電流降低，有效降低頂端電位。③會(huì)對(duì)連接導(dǎo)線產(chǎn)生耦合作用，使桿塔塔頭絕緣層上電壓降低。④對(duì)輸電線路有屏蔽作用，使導(dǎo)線上的感應(yīng)電壓下降。從220kV輸電線路來(lái)說(shuō)，對(duì)其安全運(yùn)行制定了非常多的規(guī)章規(guī)范，這些改革發(fā)揮了重要作用。特別是在夏季雷電高發(fā)時(shí)段，新技術(shù)與新設(shè)備的使用有效的減少了了雷擊事故的發(fā)生，但是仍然無(wú)法從根本上避免雷擊事件的發(fā)生。表1是某地區(qū)甲、乙，220kV受雷擊跳閘情況表格。

表1　

1　220kV高壓線路雷擊跳閘原因

1.1直擊雷

對(duì)運(yùn)行的110kV線路危害最嚴(yán)重的就是直擊雷。通常情況下，直擊雷有兩種表現(xiàn)形式即反擊和繞擊。具體的表現(xiàn)特點(diǎn)是：反擊雷的雷電流的幅值很大，大致在90kA左右，多發(fā)生在三相線路上，對(duì)接地電阻要求高。繞擊雷的電流幅值與直擊雷相比較小，一般為15kA，上坡頂端位置極容易發(fā)生繞雷擊故障。桿塔的高度和所在地面的坡度與雷擊率緊密相關(guān)，隨著坡度的不斷增加，線路的暴露程度逐漸增大，致使線路缺乏應(yīng)有的屏蔽，使線路更加容易被擊中。從某地區(qū)2010年線路遭受雷擊跳閘的情況分析，四次跳閘情況均發(fā)生在山頂處。通過(guò)2010年新建投運(yùn)的4次雷擊跳閘情況，雷擊跳閘情況都非常典型，全部在山頂位置。由于輸電線路本質(zhì)上具有良好的導(dǎo)電作用，因此極容易遭受雷擊。

1.2架空電線感應(yīng)起電情況

在雷電形成階段，在220kV輸電線路側(cè)將會(huì)因雷云的存在而出現(xiàn)靜電現(xiàn)象。因此，在雷云開(kāi)始放電時(shí)，會(huì)使架空線路產(chǎn)生數(shù)千伏的感應(yīng)電壓，這將嚴(yán)重影響高壓電線的運(yùn)行。

1.3雷害的形成過(guò)程

雷擊對(duì)輸電線路形成危害一般包括以下幾個(gè)步驟：①高壓線路遭受雷電擊中，瞬間產(chǎn)生較高的電壓；②高壓輸電線路形成閃絡(luò)；③高壓線路產(chǎn)生較穩(wěn)定的電壓；④高壓線路斷路器發(fā)生故障，導(dǎo)致供電終止。

2　220kV線路防雷措施

2.1初步的防護(hù)建議

對(duì)于一般的桿塔而言，線路承受雷擊的水平與下述幾種原因相關(guān)：①絕緣子有一半的放電電壓。②是否有架空地線。③雷擊的強(qiáng)度。④桿塔處的接地阻抗。提高220kV輸電線路承受雷擊的能力可適當(dāng)減少接地電阻并采用架空地線?，F(xiàn)階段采用避雷線方法已經(jīng)十分成熟，想要更加完善技術(shù)似乎已經(jīng)變得越來(lái)越難，因此必須重視避雷器的選用。線路保護(hù)絕緣子串與避雷器的選擇相輔相成，二者協(xié)同工作能夠發(fā)揮較理想的防雷效果。有關(guān)部門(mén)的研究表明為了確保絕緣子串與避雷器防護(hù)安全系數(shù)在99%的水平，需要將雷電的沖擊系數(shù)設(shè)定為1.5。因此，避雷器型號(hào)的選定是需要綜合各方面的技術(shù)指標(biāo)，最重要的一點(diǎn)就是協(xié)調(diào)好所用避雷器與絕緣子之間的搭配。

2.2目前的常用的防雷措施

由于雷擊會(huì)給220kV輸電線路的安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重威脅，多年來(lái)線路的防雷措施一直在更新變化。現(xiàn)階段應(yīng)用比較成熟的有以下幾種：①裝設(shè)避雷線或避雷針等裝置。使用這些設(shè)備的目的是防范線路遭受雷擊，并且在線路遭受雷擊時(shí)能有效降低雷電產(chǎn)生的雷電流，避雷針的工作原理主要是應(yīng)用尖端放電，使雷云產(chǎn)生的電荷及時(shí)送入地球表面，這樣電荷就會(huì)減少，從而避免大量電荷積聚而出現(xiàn)嚴(yán)重的雷擊事故，從而保護(hù)220kV線路設(shè)備。與此同時(shí)，當(dāng)雷擊發(fā)生以后，避雷針還能夠成為雷電流的釋放通道，從而使雷電流入土層，避免強(qiáng)電流對(duì)線路設(shè)備產(chǎn)生危害。避雷線的作用主要是防止導(dǎo)線被直接擊中，通常將避雷線裝設(shè)在導(dǎo)線上方，不僅可以起到遮蔽線路的作用，而且可以通過(guò)桿塔和接地裝置，為雷電流提供通道，避免過(guò)高的電流對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生危害。②降低桿塔的臨界接地電阻。這種方法主要是降低閃絡(luò)現(xiàn)象的出現(xiàn)概率。③降低絕緣子上的電壓大小。這種做法主要是為了防止閃絡(luò)變化為電弧，使系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生故障，嚴(yán)重的會(huì)引起斷路器跳閘。④運(yùn)用雙回路供電方案。這種方法本身并不算是防雷的方法，只是線路安全供電的一種備用方法，其主要作用是當(dāng)雷電擊中其中一條線路而使該線路發(fā)生斷路，通過(guò)另外一條回路保證正常的供電。

2.3220kV高壓輸電線路的防雷措施

本文分析了雷電發(fā)生的四個(gè)不同的階段，為此可以根據(jù)這個(gè)步驟采取相應(yīng)的線路防護(hù)措施，這將有助于提升輸電網(wǎng)的安全運(yùn)行。當(dāng)雷電擊中線路時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的雷擊電流，因此適當(dāng)?shù)念A(yù)留出線路的保護(hù)距離顯得十分有必要。為了增加導(dǎo)線的絕緣性，可以適當(dāng)變換絕緣材料，對(duì)那些經(jīng)常受雷擊的地區(qū)，可選用絕緣性能好的材料制成絕緣子，從而增強(qiáng)線路的耐雷水平，為整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供保證。另外，適當(dāng)降低220kV接地導(dǎo)線電阻可以有效的降低雷擊事故的發(fā)生。具體的辦法就是不斷增加線路接地?cái)?shù)量并將線路埋深、在線路周?chē)鎿Q那些電阻率較低的土壤，只有認(rèn)識(shí)到雷擊發(fā)生的整個(gè)過(guò)程，從各個(gè)方面逐步入手，才能從根本上降低不安全因素的發(fā)生。

3　線路型避雷器在220kV輸電線路防雷中的應(yīng)用

3.1采用線路型避雷器后雷擊桿塔時(shí)線路的過(guò)電壓

避雷器的主要作用就是提高線路的安全運(yùn)行，當(dāng)雷擊發(fā)生后，避雷器可以顯著降低閃絡(luò)與跳閘事故的發(fā)生。避雷器的安裝是可以提升桿塔的過(guò)電壓，使該電壓值大于絕緣子串處的感應(yīng)電壓。這樣就能夠?qū)⒗纂娏骷皶r(shí)的傳送到地面，對(duì)220kV的輸電線路產(chǎn)生保護(hù)作用。根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明這種方法能夠達(dá)到較為理想的保護(hù)效果，另外，在實(shí)際應(yīng)用中還可以組合將多種避雷裝置共同使用，這樣的避雷效果會(huì)更好。

3.2桿塔沖擊接地電阻對(duì)耐雷水平的影響

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得出，當(dāng)輸電線路中沒(méi)有安裝避雷器時(shí)，若桿塔接地電阻較大，桿塔承受雷擊的水平十分低；當(dāng)接地電阻比較小時(shí)，線路承受雷擊的水平比較高。

3.3不同線路安裝線路型避雷器后耐雷水平的變化

線路一旦遭受雷擊后，雷擊電流就會(huì)沿著輸電線路一直傳播。雷電流從一個(gè)桿塔傳送到另外一個(gè)輸電塔時(shí)需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，為此可以得出相鄰兩個(gè)桿塔的距離與安裝避雷器后線路的防雷水平密切相關(guān)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得到，輸電線路的承受雷擊的程度會(huì)隨著相鄰桿塔距離的增加而先降低后提升。出現(xiàn)這種問(wèn)題的原因是當(dāng)相鄰桿塔距離較近時(shí)，安裝避雷器的線路殘壓略低于絕緣子串處電壓，此時(shí)線路的承受雷擊水平比較高。當(dāng)桿塔之間的距離達(dá)到某一值后，雷電流會(huì)出現(xiàn)分流，使絕緣子串上的電壓升高，這時(shí)220kV輸電線路的承受雷擊水平偏低。

4　結(jié)束語(yǔ)

220kV輸電線路對(duì)整個(gè)電網(wǎng)供電具有十分重要的地位，為此當(dāng)線路遭受雷擊后，在雷電流與工頻電流雙重作用下會(huì)給配套的防護(hù)與運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生危害。為此，需要根據(jù)線路實(shí)際所處的環(huán)境，制定出合理的防雷措施?？傊姹苊饫讚魧?dǎo)致線路發(fā)生跳閘的故障就必須對(duì)整條線路的工作狀況進(jìn)行合理的評(píng)判，即不同的輸電線路采取不同的防雷措施，降低線路接地電阻并做好日常的巡視和防護(hù)工作，在巡視過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)有不穩(wěn)定或不安全因素應(yīng)該及時(shí)向有關(guān)部門(mén)進(jìn)行反映，使問(wèn)題得到很好的解決。本文提出了一些220kV輸電線路實(shí)際的防雷方法，這些方法對(duì)輸電網(wǎng)的安全運(yùn)行工作產(chǎn)生了一定的積極意義。

［1］李淼.淺析電力架空輸電線路幾種防雷保護(hù)措施［J］.廣東科技，2012 （16）：68～69.

［2］陶祥海.輸電線路雷擊故障及防雷措施［J］.廣東科技，2015（14）：39～40.

［3］唐 睿，張錫泉.架空輸電線路雷害分析及措施［J］.農(nóng)村電氣化，2015 （S1）：29～30.

安朝軍（1983-），男，土家族，工程師，大學(xué)本科，主要從事高壓輸電線路設(shè)計(jì)工作。

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2095-2066（2016）16-0066-02

2016-5-18