220kV架空输电线路防雷措施探究

李陈程

（湖北省电力公司荆门供电公司，湖北 荆门448000）

0 引言

近年来，我国针对220kV架空输电线路的防雷展开了一系列研究，如清华大学就研制出适合多雷地区的220kV无间隙线路避雷器，它具有很好的钳电位作用，防雷效果比较明显。但毋庸置疑，我国对220kV架空输电线路防雷措施的改进还处于摸索阶段，与世界先进水平还存在较大的差异，对其展开研究势在必行。

1 现阶段我国已有的输电线路防雷技术

如前文所述，近年来我国在输电线路防雷方面进行了大量的研究，并且取得了一定的成果，但目前对复杂气象条件和地形条件下的防雷措施还研究得不够。具体说来，现阶段我国已有的输电线路防雷技术主要包括以下2种：

（1）常规防雷技术。主要包括提高输电线路的绝缘水平、架设避雷线、降低杆塔的接地电阻、采用输电线路的自动重合闸技术、减小保护角、安装消雷器和塔顶避雷针、中性点不直接接地等。在这些常规防雷技术中，最为常用且行之有效的是架设避雷线，此种方式主要是通过防止雷电直击导线而发挥防雷作用的，此外它还能够降低线路上的雷电感应过电压，并且对雷电进行分流。

（2）非常规防雷技术。除了上述常规防雷技术外，近年来各种非常规防雷技术也逐渐应用到输电线路的雷电防护上。1）在输电线路中安装消雷器和提前发射接闪器。通过中和雷云电荷，消雷器可以对放电雷电流进行抑制或抵消。通过提升避雷针的接闪能力，提前发射接闪器可以扩大避雷针的保护范围。将这两者应用到输电线路上，可以提高其防雷水平，但由于对这两种防雷理论的研究还不是十分透彻，因此国际防雷组织还没有认可这两类防雷产品。2）在输电线路安装水柱引雷装置、火箭引雷装置和激光引雷装置等。但目前这些引雷装置的研究还处于完善阶段，成熟产品上市还需要较长的时间。

2220kV架空输电线路雷击跳闸原因分析

为了更好地制定220kV架空输电线路的防雷措施，需要对220kV架空输电线路雷击跳闸原因进行分析。下面笔者将以荆门供电公司220kV输电线路为研究对象，对2008—2013年间荆门地区的雷电活动情况及荆门电网220kV输电线路的雷击跳闸情况进行统计分析。

研究表明，引发荆门电网220kV输电线路雷击跳闸事故的原因主要包括以下几个方面：

（1）近年来荆门电网的同杆塔架设线路不断增多，同杆塔架设线路面临的不仅仅是传统单回线路的雷击跳闸事故，而且在山区更容易发生输电线路反击事故的危害，从而增加雷击跳闸故障的发生率和危害程度。

（2）近年来由于生态环境不断被破坏，荆门地区的雷电活动频发，从而造成220kV输电线路的雷击跳闸故障不断增多。

（3）对于已经修建好的220kV输电线路，由于环境等限制，很难通过采用降低线路保护角、将关口前移等方式来提高线路的抗绕击能力，因此限制了线路防雷水平的提高。

（4）将合成绝缘子应用于220kV架空输电线路中，能够极大地提高线路的耐雷水平，但此种方式的缺点是无法实现无限制的加长，而且目前很多使用多年的合成绝缘子本身老化程度较高，因此加大了闪络发生的几率。

（5）随着城镇化建设进程的不断加快，220kV架空输电线路的建设变得非常困难，很多线路都沿着高山布置，杆塔被设置在山头或山坡上，这极大地增加了输电线路遭受雷击的概率。

3220kV架空输电线路的防雷措施

3.1 提高绝缘水平

提高绝缘水平可以说是220kV架空输电线路防雷措施中性价比最高的方案之一，它可以减小保护角、提高绕击和反击的耐雷水平、降低建弧率。以荆门电网220kV架空输电线路为例，可以在高杆塔上增加绝缘子串的片数，由于目前生态环境的不断恶化和雷电活动的日益频繁，因此在选择绝缘子类型时必须综合考虑，一般直线铁塔绝缘子可以采用一串FXBW4－220／100型棒式复合绝缘子，耐张铁塔绝缘子可以采用FC100P／146钢化玻璃盘式绝缘子。对于220kV架空输电线路，一般是根据操作过电压或工频过电压的要求来选择串中的绝缘子数量，并对线路的耐雷水平进行校核。

绝缘子的日常维护对确保其正常功效的发挥至关重要，这就要求我们的运维人员对绝缘子的性能进行定期和不定期的检查，一旦发现零值绝缘子，要及时进行更换，并且对污染较为严重的绝缘子要定期进行清理或更换。

3.2 安装并联间隙

通过在绝缘子串两端并联一对金属电极，并联间隙可以构成保护间隙，从而有效避免绝缘子串发生雷击损坏事故，降低220kV架空输电线路的雷击事故率。并联间隙的安装方式较多，有首先闪络故障相安装并联间隙、一回全相安装并联间隙、发生两相闪络时故障相安装并联间隙等。在不同并联间隙安装方式下，220kV同塔双回输电线路的反击耐雷水平不同，研究结果表明只有单回首先闪络相添加并联间隙对线路多相闪络的耐雷水平提升最好。

3.3 降低杆塔接地电阻

对于荆门电网220kV架空输电线路而言，大部分杆塔的接地电阻都较大，这非常不利于雷击事故的防护。目前主要有以下方法降低杆塔的接地电阻：

（1）因地质原因而造成的杆塔接地电阻较大（如在砂土和岩石的地质条件下架设杆塔），可以通过改造来降低杆塔的接地电阻；

（2）不是因地质原因而造成的杆塔接地电阻较大（如接地体腐蚀或外露），需要针对具体原因来采取相应的措施。

笔者认为，为了根据具体情况来制定合理的杆塔接地电阻降低策略，施工人员需要做如下工作：对杆塔所在位置进行实地勘测，对区域的地质条件和地形地貌等进行全面了解，找出适合改造的地质区域；对区域的雷电活动规律和频率进行分析，然后决定改造接地电阻值的范围；对接地体的规格进行确定，然后认真分析输电线路的使用年限，从而制定科学合理的杆塔降阻策略。

具体而言，可以采取以下手段来降低杆塔接地电阻：

（1）杆塔自身的接地电阻虽然较高，但其附近有大量可以利用的低电阻率的物质，在改造时可以利用这些低电阻率物质或添加降阻剂来降低杆塔的接地电阻。

（2）通过焊接的方式，将5根以上的角钢与接地射线进行连接。

（3）如果杆塔的地理条件较好，可以水平外向延伸接地线，但接地体的长度一定要在规定范围内，否则会降低应有的防雷性能。

（4）通过安装接地模块来增加接地体自身的散流面积，同时产生增强导电能力的电离子，从而达到目的。

（5）使用爆破接地技术对杆塔所在区域的土壤结构进行改变，从而大幅度降低杆塔的接地电阻，但此种方法对施工水平要求较高。

3.4 强化线路防污工作

（1）对绝缘子进行定期检查，确保绝缘子完整和工作正常。

（2）根据当地的气象条件等来开展定期和不定期清扫工作，从而有效降低线路的污闪事故。

（3）根据线路周围环境的变化来定期测定等值附盐密度，从而及时调整污秽地区的等级分布，确保线路的正常运作。

4 结语

综上所述，220kV架空输电线路防雷是一项长期且艰巨的任务，目前国内虽已开发了很多这方面的产品和技术，但成效不甚理想。我们必须清醒地认识到，220kV架空输电线路的防雷必须结合各地的实际情况，因地制宜，否则可能适得其反。

［1］虞昊.现代防雷技术基础［M］.北京：清华大学出版社，2005

［2］沈培坤，刘顺喜.防雷与接地装置［M］.北京：化学工业出版社，2006

［3］吴健儿.浅谈输电线路雷电绕击与反击［J］.浙江电力，2007（4）