110kV線路防雷治理方案及應(yīng)用效果分析

譚鍵權(quán)

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局,廣東 江門 529000）

1 110kV線路雷擊事故的成因分析

在自然界中，雷電是一種極為常見的現(xiàn)象，其特點(diǎn)是出現(xiàn)次數(shù)頻繁，與火山噴發(fā)、地震、海嘯等并列為最嚴(yán)重的自然災(zāi)害，它對(duì)人類的生產(chǎn)、生活危害極大。由于我國幅員遼闊，致使雷電活動(dòng)極為頻繁，據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，每年因雷擊引起的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失不計(jì)其數(shù)。我國的雷電分布具有如下特點(diǎn)：陸地多、山區(qū)多、南方多、夏季多，有些城市的年平均雷暴日超過50d。

對(duì)于電力系統(tǒng)而言，雷電是影響其安全、穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素之一，尤其是對(duì)110kV線路的影響更為嚴(yán)重。雷擊線路會(huì)引起跳閘、停電等問題，不但增大了線路的維修工作量，而且還給電力用戶的正常使用帶來了影響。通過對(duì)110kV線路的雷擊事故進(jìn)行調(diào)查分析后發(fā)現(xiàn)，引起事故的原因主要與接地電阻、防雷裝置以及線路本身的耐雷水平等方面有關(guān)，大體可將110kV線路雷擊事故的成因歸納為以下幾點(diǎn)：其一，線路桿塔接地時(shí)產(chǎn)生的電阻值偏高，這種情況是由于接地電阻的測(cè)量不準(zhǔn)確或采用的測(cè)量方法不正確造成的。其二，某些110kV線路的保護(hù)只采用了單避雷線，其防護(hù)作用比較有限，若是雷電強(qiáng)度較大，則會(huì)產(chǎn)生雷電繞擊。其三，耦合地線架設(shè)的不規(guī)范，致使雷擊點(diǎn)出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，無地線處成為雷擊的薄弱環(huán)節(jié)。其四，避雷裝置的使用和安裝不合理，導(dǎo)致避雷作用無法充分發(fā)揮，從而增大了雷擊線路的可能。綜上，因造成110kV線路雷擊事故的原因較多，所以，在采取防雷措施時(shí)，應(yīng)當(dāng)從各個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮，這樣才能使防雷效果達(dá)到最佳，也才能有效減少雷擊事故的發(fā)生。

2 110kV線路綜合防雷治理方案及應(yīng)用效果

由上文的分析可知，造成110kV線路雷擊事故的原因相對(duì)較多，若是僅從某個(gè)單一的方面采取強(qiáng)化措施，則很難達(dá)到預(yù)期的防雷效果。為此，有必要采取綜合防雷治理方案。

2.1 綜合防雷治理方案

2.1.1 合理配置線路絕緣

對(duì)110kV單回和雙回同塔架空線路采取不同的絕緣配置方式。在同塔雙回線路絕緣配置方面，其中一回輸電線路按照正常模式配置，另一回輸電線路需要按照工程實(shí)際情況進(jìn)行加強(qiáng)絕緣配置，從而使110kV同塔雙回線路達(dá)到跳閘故障率、同時(shí)跳閘率等絕緣性能指標(biāo)要求。

2.1.2 優(yōu)化相序排列

導(dǎo)線的相序排列對(duì)110kV線路的防雷水平具有較大影響，為了提高線路的抗雷擊能力，應(yīng)當(dāng)對(duì)導(dǎo)線的相序排列進(jìn)行優(yōu)化。就同塔雙回線而言，可以采取逆相序的排列方式來降低線路同時(shí)跳閘的幾率。

2.1.3 降低接地電阻

降低桿塔接地電阻是提高110kV架空線路防雷水平的有效途徑，主要可通過深埋式接地極、水平外延接地體、填充低阻物質(zhì)、加裝導(dǎo)線接地模塊等措施加以實(shí)現(xiàn)。在土壤電阻率較高的地區(qū)，可采用布設(shè)垂直接地極的方法改善線路桿塔在表面干燥土壤出現(xiàn)的接地不良問題。水泥桿塔線路應(yīng)在距離桿塔3-5m處布置垂直接地極；鐵塔線路應(yīng)在距離桿塔5-8m處布置垂直接地極。將桿塔垂直接地極的長(zhǎng)度控制在1.5m，間距選擇在4-6m之間，采用角鋼或圓鋼進(jìn)行加工，做好防腐措施。

2.1.4 加裝避雷裝置

（1）側(cè)向避雷針。當(dāng)110kV線路布設(shè)在較高的地區(qū)時(shí)，雷云極有可能與線路或是桿塔處于同一水平線上，甚至有時(shí)會(huì)在線路或桿塔的下方運(yùn)動(dòng)，這就導(dǎo)致了桿塔位置處比檔距中央更容易發(fā)生繞擊過電壓的情況。而解決這一問題較為有效的措施是加裝側(cè)向避雷針?？蓪⒈芾揍樇友b在線路桿塔橫擔(dān)兩側(cè)，避雷針的長(zhǎng)度以3.0m左右為宜，其中固定部分的長(zhǎng)度為1.2m，橫向設(shè)備部分的長(zhǎng)度為1.8m，同時(shí)設(shè)置三個(gè)有效的固定點(diǎn)，使避雷針牢靠。固定之后，可通過3個(gè)螺孔與橫擔(dān)進(jìn)行電氣連接，并經(jīng)接地引下線與桿塔接地體進(jìn)行連接，以此來確保雷電流能夠順利泄放至大地當(dāng)中。需要注意的是，當(dāng)線路加裝避雷針后，雖然防繞擊雷的水平有所提高，但是引雷率也隨之增大，為了有效解決這一問題，可在加裝側(cè)向避雷針后，適當(dāng)增設(shè)絕緣子串片數(shù)，實(shí)際增加數(shù)量應(yīng)以絕緣子的型式進(jìn)行確定。

（2）氧化鋅避雷器。對(duì)110kV線路安裝氧化鋅避雷器可有效降低線路繞擊和反擊事故跳閘率，特別對(duì)于高土壤電阻率、雷電活動(dòng)頻繁且強(qiáng)烈、難以實(shí)施常規(guī)降低桿塔接地電阻措施的地區(qū)，采取氧化鋅避雷器可以大幅度提升線路耐雷水平，減少線路雷擊跳閘事故，提升110kV線路供電可靠性和安全性。

2.1.5 增加耦合系數(shù)

通常情況下，增加耦合系數(shù)的方法是采用布設(shè)架空地線和增設(shè)耦合地線的方式提高線路綜合耐雷水平，然而在雷擊暫態(tài)行波和穩(wěn)態(tài)電磁感應(yīng)的影響下，應(yīng)當(dāng)采取加強(qiáng)型強(qiáng)化電磁感應(yīng)型桿塔接地射線技術(shù)，對(duì)桿塔接地裝置的分布情況加以改善，用來增加耦合系數(shù)。110kV線路的強(qiáng)化電磁感應(yīng)型桿塔接地射線結(jié)構(gòu)如圖1所示。在土壤電阻率超過1000Ω m的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)在桿塔接地射線結(jié)構(gòu)增加電磁耦合系數(shù)，以降低雷擊過程中對(duì)線路絕緣子串產(chǎn)生的沖擊電壓，提高線路綜合耐雷水平。

2.1.6 并聯(lián)間隙技術(shù)

由于并聯(lián)間隙技術(shù)能夠準(zhǔn)確定位雷電閃絡(luò)路徑，疏導(dǎo)工頻電弧離開絕緣子串，使電極能夠耐受數(shù)次工頻電弧的灼燒，所以可以提高線路的防雷效果，增強(qiáng)供電的可靠性。同時(shí)，并聯(lián)間隙技術(shù)還能夠確保在最大操作過電壓情況下線路不被擊穿，提高線路絕緣水平。保護(hù)間隙具備構(gòu)造簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的優(yōu)勢(shì)，但是也存在自行滅弧能力不足的缺陷。按照結(jié)構(gòu)分類，保護(hù)間隙可分為棒型、角型、球型。棒型和角型間隙的伏秒特性較陡，難以配合設(shè)備的絕緣特性；球型間隙的伏秒特性平坦，具備較好的保護(hù)性能，即使在發(fā)生燒傷的情況下，也會(huì)保持間隙距離不便，避免出現(xiàn)誤動(dòng)作。所以，應(yīng)將球型間隙技術(shù)應(yīng)用于110kV線路防雷中，提高輸電線路和設(shè)備的防雷效果。

2.2 應(yīng)用效果

依照上文中提出的綜合防雷治理方案在某110kV架空線路中進(jìn)行了實(shí)施，具體情況如下：

（1）經(jīng)過實(shí)測(cè)，線路的接地電阻由原本的10Ω降至5Ω以下，達(dá)到了規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，線路桿塔的耐雷水平顯著提升。

（2）加裝側(cè)向避雷針并增設(shè)絕緣子片后，使桿塔整體的耐雷水平提高了10kA。

（3）加掛了一條耦合地線，其在雷擊桿塔時(shí)起到了分流與耦合作用，大幅度降低了線路跳閘率。

（4）在線路中遭受過雷擊的桿塔上、易遭受反擊雷的桿塔上、變電站進(jìn)出線桿塔上等多處位置均加裝了帶空氣間隙的氧化鋅避雷器，進(jìn)一步提升了線路的耐雷水平。

自該線路實(shí)施綜合防雷治理方案之后的24個(gè)月中，并未發(fā)生一起雷擊跳閘事故，這充分證明了本文所提出的方案的可行性和可靠性。

3 結(jié)論

通過本文的研究可知，對(duì)于110kV線路而言，因雷擊事故的原因較多，所以應(yīng)當(dāng)采取綜合防雷治理方案，以此來提高線路的整體耐雷水平。這樣能夠顯著降低雷擊事故的發(fā)生幾率，有助于確保線路安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

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