220kV高压输电线路的防雷设计分析

摘 要：220kV高压输电线路是电力系统的重要组成部分，其运行状态对于整个电网的稳定性和安全性都有着直接影响。很多地区的220kV高压输电线路都架设在户外，经常受到雷电侵袭，导致220kV高压输电线路运行故障，造成大范围停电事故，给人们的生产生活带来很多麻烦，因此应特别重视220kV高压输电线路的防雷设计，从多方面采取有效的防雷措施，提高220kV高压输电线路的安全性和稳定性。本文简要介绍了220kV高压输电线路雷击过程，分析了220kV高压输电线路防雷设计存在的问题，阐述了220kV高压输电线路防雷设计策略。

关键词：220kV高压输电线路；防雷设计；电阻

中图分类号：TM726 文献标识码：A

近年来，我国经济快速发展，各个领域的用电量大幅上涨，这对于220kV高压输电线路的安全运行提出了更高的要求。雷电作为一种常见的自然现象，严重威胁着220kV高压输电线路的运行安全，为了确保220kV高压输电线路安全、可靠、稳定地运行，应优化防雷设计，结合220kV高压输电线路运行特点，加强防雷设计控制，防止220kV高压输电线路受到雷击而发生跳闸事故。

一、220kV高压输电线路雷击过程

1.产生雷击

220kV高压输电线路多是金属材料，并且大部分高压输电线路多设计为架空结构，220kV高压输电线路受到雷击时往往会产生大量感应电流，而这些感应电流很容易进入供电线路，严重威胁电力设施的运行安全，甚至还会造成电力通信系统遭受损坏，无法正常、安全的输电。当前，很多220kV高压输电线路都设置了阀型避雷设施，而有些避雷设备残压较高，并且反应较慢，使得220kV高压输电线路出现暂态过电压。

2.感应电流

雷雨天气环境中，220kV高压输电线路受到雷电侵害会产生大量感应电流，雷云对大地进行放电，会导致220kV高压输电线路中形成自由移动电荷，然后雷电冲击波逐渐向高压输电线路两侧移动，并且移动的自由电荷也会产生感应电流，从而和线路电阻产生雷电感应电压，从而严重影响电力设施运行安全。

3.形成雷击侵害

当雷电侵害220kV高压输电线路时，主要会经历以下几个阶段：其一，雷电侵害220kV高压输电线路时产生过电压；其二，220kV高压输电线路发生闪络；其三，220kV高压输电线路慢慢恢复为工频电压状态；其四，220kV高压输电线路跳闸，停止输电。

二、220kV高压输电线路防雷设计存在的问题

1.设计水平较低

220kV高压输电线路施工设计是一项非常重要、专业的过程，有些设计人员的专业技术能力不足，这使得各地区的220kV高压输电线路设计存在较大差异，一些设计人员没有考虑到当地的环境、气候、地域等因素，在设计220kV高压输电线路时，生搬硬套，设计方法比较落后，特别是没有对比和参考当地的接地电阻或者土壤电阻率取值，使得220kV高压输电线路在后期运行中频繁遭受雷击。

2.接地电阻较高

220kV高压输电线路运行过程中，很多接地装置的日常维护检修不到位，运行时间过长，造成接地装置某些零部件发生腐蚀，使得接地电阻不断升高，对于220kV高压输电线路的稳定性和安全性有着直接影响，并且回路检测过程中，若高压输电线路架杆中发生腐蚀或者放置的电极不达标，很容易导致线路发生雷击侵害。

3.高压输电设备焊接点质量差

220kV高压输电线路运行过程中，很多高压输电设备的焊接点质量较差，再加上日常的维护检修不到位，很容易造成220kV高压输电线路发生跳闸故障，例如，高压输电设备安装施工时，有些接地体接头深度较浅或者焊接长度过短，这导致220kV高压输电线路发生意外跳闸事故，严重影响电网输电安全性。

4.雷电随机性较大

雷电作为一种常见的自然现象，具有较大的随机性，往往无规律可循，并且很多地区的雷电活动非常频繁，我国天气预报技术不断发展，但是仍然具有一定的局限性，特别是对于雷电活动无法准确进行预测，预防措施也不到位，这使得无法正确分析220kV高压输电线路遭受雷击的闪络类型。

三、220kV高压输电线路防雷设计策略

1.合理设置避雷线

为了提高220kV高压输电线路的防雷效果，应合理设置避雷线，充分发挥避雷线的应用保护作用，并且避雷线可有效分流巨大的雷击电流，使杆塔中流入的电流大幅度减少，从而避免电力设施受到强大电流侵害而遭受破坏。同时，通过合理设置避雷线，可对输电线电压实现有效屏蔽，从而减少雷击感应电压，并且利用输电线路的耦合作用，在一定程度上课降低220kV高压输电线路绝缘电压。另外，架设避雷线时通常都遵循一定的原则，线路电压和避雷效果成正比，随着电压的升高，可获得明显的避雷效果，所以为了保障220kV高压输电线路的安全性和稳定性，优化避雷线架设。

2.降低接地电阻

通过降低接地电阻，可有效提高220kV高压输电线路的防雷水平。对于土壤电阻率较高的区域，使用降阻剂或者延长接地体长度，防止高压输电线路遭受雷击侵害；对于土壤电阻率较低的区域，可适当降低输电线路杆塔高度，从而降低220kV高压输电线路的接地电阻，提高其防雷能力。

3.使用消弧线圈

对于频繁发生雷电活动和接地电阻较高的地区，优化消弧线圈接地设置形式，防止220kV高压输电线路发生电项雷击接地故障。通过合理使用消弧线圈接地，当高压输电线路三相和二相遭受雷击侵害时，单相导线往往不会出现跳闸故障，输电线路闪络以后可看作接地，这在一定程度上增加了220kV高压输电线路的耦合作用，从而降低线路电压，有效提高220kV高压输电线路的防雷水平。

4.安装自动重合闸

220kV高压输电线路发生跳闸故障以后，由于雷击发生的工频电弧和冲击闪络往往引发快速游离，很容易导致220kV高压输电线路发生严重损坏。所以为了提高防雷水平，应结合220kV高压输电线路的具体运行状态，合理安装自动重合闸，考虑到中性点接地电网中大多数雷击事故都出现单相闪络，所以可采用科学、合理的单相重合闸，一方面减少断路器运行故障的维修工作量，另一方面有效降低对于电网安全供电的影响。

5.安装管型避雷器

220kV高压输电线路遭受雷击以后往往会产生绝缘缺陷和高电压，通过安装管型避雷器，可有效保护高压输电线路。管型避雷器可达到零建弧率，并且可有效防止220kV高压输电线路绝缘发生冲击闪络，在变电站进线保护、换位杆塔、避雷线杆塔、高压线路和通信线路的较差跨裆等位置合理安装管型避雷器。

6.耦合地线架设

通过降低220kV高压输电线路杆塔高度，可在很大程度上减少接地电阻，从而可有效提高高压输电线路的防雷水平。然而在降低杆塔高度受到限制的情况下，可通过架设耦合地线的方法，提高高压输电线路防雷效果。耦合地线架设主要是增加避雷线和导线之间的耦合作用，降低绝缘子串电压，并且通过架设耦合地线，可分流大部分雷电流，从而有效保护220kV高压输电线路。

7.提高绝缘水平

对于某些高度较高的220kV高压输电线路杆塔，其遭受雷击的发生率较高，而有些地区不得不设置较高的杆塔，这无疑增加了220kV高压输电线路防雷难度。为了确保220kV高压输电线路的安全性，高杆塔搭设过程中，应适当增加绝缘子串片，选择悬式大爬距绝缘子，增加杆塔顶部空间，当220kV高压输电线路遭受雷击时，高杆塔的等值电感和感应电流较大，这也增大了雷击概率，应结合相关技术标准，对于高度大于40m的杆塔，高度每增加10m，可增加一个绝缘子；对于高度大于100m的杆塔，应结合运行经验，增加合适数量的绝缘子。

结语

近年来，我国电网建设进程不断加快，220kV高压输电线路建设规模越来越大，而雷击严重影响220kV高压输电线路的安全、正常运行，造成大范围停电事故，给人们的生产生活带来很多不便，所以为了进一步提高220kV高压输电线路的防雷效果，应采取多种有效防雷方法和技术，优化防雷设计，提高其安全性和稳定性。

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