110kV輸電線路防雷技術分析

文/姜振嶺

110kV輸電線路防雷技術分析

文/姜振嶺

輸電線路運行過程中，會受到一定因素干擾而影響其穩(wěn)定性，雷擊便是因素之一。雷擊輕則會造成輸電設備受損，可能會引發(fā)局部區(qū)域停電；重則會對個體生命安全產生威脅，并對社會生產活動、居民正常生活產生影響。因此，必須對輸電線路耐雷性能不斷優(yōu)化，以保證輸電線路運行的穩(wěn)定性?；诖?，本文對110kV輸電線路防雷技術進行了探討，并提出了一系列觀點，以供參考。

輸電線路 防雷技術 避雷針

1 雷電放電過程概述

雷電是一種典型的大自然現(xiàn)象，具有強大的破壞力。當大氣層中濕度較大，并存在熱氣流時，空氣當中水蒸氣遇冷后便會凝結成雷云。受大氣摩擦作用，雷云底部會匯聚大量負電荷，并與地面上的正電荷行之間產生電場作用。當電場達到一定強度后，雷云層與大地間的空氣便會被擊穿，即會產生“中和”放電現(xiàn)象。事實上，在上述過程中，雷雨電場與空氣電場一起形成了一個“天然”的電容器。當電場強度能夠擊穿空氣電場強度時，兩者便會產生劇烈碰撞，并產生電離，并形成一個導電通道（雷電通道）。當然這種放電并不是持續(xù)不斷向下進行的，而是一個階段性發(fā)展過程。當云端主放電結束后，云層當中殘留的電荷會從主放電通道向下流動，即進入余暉放電階段。余暉放電階段所產生的電流量并不大，但整體持續(xù)時間較長。

2 輸電線路防雷技術分析

在我國，110kV輸電線路涉及規(guī)模較大，應用范圍較廣，是防雷的重點對象。輸電線路防雷技術是一項綜合性的技術，不同類型的技術具備了不同的特點，適用于不同的環(huán)境，具體如下：

2.1 輸電線路合理篩選

相關研究表明，輸電線路受雷擊影響頻率與雷擊密度存在直接關聯(lián)。多雷電輸電線路區(qū)域往往會成雷擊頻率較高。因此，在輸電線路規(guī)劃設計時，應當盡可能避開雷電密集區(qū)。同時，雷擊與區(qū)域土壤之間也存在著密切聯(lián)系。通常情況下，雷擊事故經常會出現(xiàn)在土壤電阻率較低或電阻率變化較為明顯的地區(qū)。例如，金屬礦區(qū)、環(huán)境濕度較大區(qū)域、平原與山地交接處、地下水位較高處、高差較大的丘陵等地區(qū)整體電阻率都偏低，受雷擊概率更大。因此，在輸電線路鋪設時，應該盡可能避開上述區(qū)域。

2.2 避雷線設置

在110kV輸電線路當中，通過架設避雷線，能夠進一步提升輸電線路的防雷性能。一方面，架設避雷線可增強地線、導線之間耦合作用，有利于降低導線上的感應過電壓；另一方面，避雷線能夠對雷電流產生分流作用，可預防雷電直接擊穿電路。一般情況下，110kV等級輸電線路可全線架設避雷線。相關研究表明，在預防繞擊雷方面，雙避雷線效果較單避雷線效果更優(yōu)，保護角愈小，防繞擊效果也就愈好。因此，在山區(qū)及雷電密集區(qū)應該盡可能全線架設雙避雷線，保護角應控制在20°至30°范圍內。在避雷線設置過程中，可適當將避雷線外移，以降低導線與避雷線之間的水平距離，以此來減小保護角。需要注意的是，避雷線外移距離不能太大，應保證桿塔上兩根地線距離不超過導線與地線間垂直距離的5倍。同時，可通過導線內移的方法來控制保護角。這種方式能可防止桿塔重量增加、基礎應力增大，有利于減小輸電走廊。

2.3 線路避雷器設置

在雷電密集區(qū)或土壤電阻率較高的線路段或輸電線路絕緣較為薄弱的地段，通過安設避雷器可有效降低雷電事故發(fā)生頻率，防止輸電線路受到損害，有利于提升整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。避雷器主要安裝在易擊段桿塔上。在避雷器安裝過程中，要充分考慮技術經濟性。將避雷器安裝在易繞擊相，根據(jù)易繞擊的相數(shù)來確認數(shù)量，這樣能夠提升桿塔的耐雷性能，有利于防止繞擊跳閘現(xiàn)象。

2.4 安設避雷針

避雷針是110kV輸電線路最為常見的防雷設施。利用避雷針能夠將雷電流快速、安全地導入地下，讓保護對象避免雷擊。側向避雷針為例，通過在桿塔上安裝水平側針，能夠增強避雷線對弱雷的吸引力，從而擴大避雷線的保護范圍。相關研究表明，側向避雷針對導線及保護絕緣子均有良好的保護作用，在閃絡事故預防方面具有明顯的作用。為了進一步提升保護效果，三相均可安裝側向避雷針。側向避雷針具體安裝結構示意圖如圖1所示。

圖1：側向避雷針具體安裝結構示意圖

安裝先通過三個固定螺孔與桿塔橫擔相連，由地下引線與接地體連接，由此將雷電流導入大地。安裝時根據(jù)實際地形來判斷是否要在橫擔兩側均安裝避雷針。先確認線路來雷方向，再確定側向避雷針位置，避免重復安裝，以節(jié)約成本。

2.5 優(yōu)化輸電線路絕緣配合

在正常運行電壓條件下，絕緣子應該具備可靠的電氣絕緣強度。要結合線路運行電壓等級、線路所處外部環(huán)境以及絕緣子的允許機電荷載來確認絕緣子型號。不同類型絕緣子存在明顯的特征差異性，例如，玻璃絕緣子容易出現(xiàn)“自爆”現(xiàn)象，但玻璃絕緣子便于線路維護；陶瓷絕緣子性能較為穩(wěn)定，但如果出現(xiàn)故障，維護檢查工作量相對較大；棒形絕緣子具備較高的污閃電壓，爬電距離較大，具有不可擊穿的特點。在絕緣子設置過程中，要仔細篩選，綜合利用，將絕緣配合的效用充分發(fā)揮出來。

3 110kV輸電線路防雷展望

110kV輸電線路防雷除了要做好技術工作外，還要做好環(huán)境監(jiān)測，要求供電部門與氣象部門相互配合，充分掌握區(qū)域雷電活動規(guī)律及雷電參數(shù)，以作為防雷技術實施參考。在保證線路耐雷性能的同時，要進一步處理好防雷工程造價與線路防雷性能之間的關系，以最低的投資成本換取最佳的耐雷性能，以此來提升防雷工程效益，并保證輸電線路運行的穩(wěn)定性。

[1]笪群峰.110kV輸電線路綜合防雷技術措施探討[J].企業(yè)技術開發(fā),2014(08):101-103.

[2]陳長紅.110kV輸電線路的防雷技術分析[J].機電信息,2015(18):35-36.

作者單位國網(wǎng)呼倫貝爾供電公司 內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市 021000