110kV架空線路綜合防雷技術(shù)措施探討

雷淇麟

【摘 ?要】近年來，110KV及以上高電壓等級電網(wǎng)因雷擊引起的故障率占有較大比例。此類故障主要由于雷擊閃絡(luò)后的工頻續(xù)流損壞了線路絕緣子及其金具，進(jìn)而引起線路發(fā)生跳閘事故。由于架空線路多經(jīng)過經(jīng)過多雷、土壤電阻率高以及地形地勢較為復(fù)雜的山區(qū)，為提高架空線路防雷水平，降低線路雷擊跳閘事故發(fā)生率，就必須結(jié)合工程實(shí)際采取綜合防雷措施。因此，本文闡述了架空線路雷擊過電壓原理特征，分析了110KV線路雷擊跳閘的主要影響因素，并對110kV架空線路綜合防雷技術(shù)措施進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】110kV架空線路;防雷技術(shù);措施

一般來說，110kV架空輸電線路會選擇在曠野、丘陵、山地等區(qū)域，很容易遭受雷電襲擊，因此，在電網(wǎng)的總體雷害事故之中，110kV架空輸電線路故障發(fā)生率較高，直接影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行，降低供電的可靠性。前幾年進(jìn)行的線路防雷改造，存在一定的盲目性，所以其防雷效果偏低。所以，只有通過對雷害發(fā)生原因的分析，才能合理的制定防雷保護(hù)措施，以此來提升輸電線路的綜合防雷水平，這樣的操作具備極大的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。

1架空線路雷擊過電壓原理特征

架空線路中常見雷電過電壓包括直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩大類，其中直擊雷過電壓，是當(dāng)雷電直接擊中輸電線路桿塔、避雷線或?qū)Ь€時(shí)，引起架空線路出現(xiàn)過電壓;感應(yīng)雷過電壓，則是當(dāng)雷擊架空線路附近區(qū)域時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用在導(dǎo)線上產(chǎn)生的過電壓。從大量研究和實(shí)踐可知，直擊雷過電壓對架空線路的危害非常大，而感應(yīng)雷過電壓則只對35kV及以下的架空線路能夠構(gòu)成一定的威脅。因此，本文重點(diǎn)分析110kV架空線路直擊雷的綜合防護(hù)。根據(jù)雷擊架空線路部位的不同，又可將直擊雷過電壓按照兩種情況進(jìn)行分析，即：

（1）雷擊110kV架空線路桿塔或避雷線時(shí)，雷電流通過雷擊點(diǎn)使該點(diǎn)對地電位瞬時(shí)急劇上升，進(jìn)而在雷擊點(diǎn)與導(dǎo)線間產(chǎn)生一定的電位差，當(dāng)該值超過110kV架空線路絕緣水平時(shí)就會形成沖擊放電電壓，進(jìn)而對導(dǎo)線發(fā)生閃絡(luò)，使其出現(xiàn)過電壓問題。此時(shí)，桿塔或避雷線在雷電流作用下的電位有效值要高于導(dǎo)線，通常會造成反擊沖擊破壞。

（2）雷擊110kV架空線路導(dǎo)線，由雷電繞擊直接作用在導(dǎo)線上引起過電壓問題。反擊和繞擊其雷擊部位和作用原理有不同的特征，在實(shí)際規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)過程中，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，采取不同的技術(shù)措施，才能確保線路綜合防雷措施體系取得較好的防雷效果。

2 110KV線路雷擊跳閘的主要影響因素

2.1架空線路絕緣配置因素

在不考慮運(yùn)行電壓對架空線路防雷絕緣性能影響的基礎(chǔ)上，如僅按照單回線路進(jìn)行線路絕緣配置，雖然可以降低110KV同塔雙回架空線路發(fā)生雙回同時(shí)跳閘的故障率，但如將此種絕緣配置防雷性能折算到2回不同線路上，則其總跳閘故障率將會增加。因此，在實(shí)際工程應(yīng)用中，應(yīng)對110KV單回和雙回同塔架空線路采取不同的絕緣配置模式：對于同塔雙回線路而言，其中1回輸電線路應(yīng)按正常模式進(jìn)行絕緣配置;另1回則需根據(jù)工程實(shí)際采取加強(qiáng)絕緣模式進(jìn)行絕緣配置，這樣才可以兼顧110KV同塔雙回線路同時(shí)跳閘率和總跳閘故障率等多項(xiàng)絕緣性能指標(biāo)。

2.2架空線路相序排列因素

導(dǎo)線的相序排列對架空線路防雷水平影響較大。對于110KV同塔雙回線路而言，通常采取逆相序排列方式以降低雙回線路同時(shí)跳閘率。逆相序排列方式中，110KV同塔雙回架空線路的2列上導(dǎo)線間的相位角差為120°，若線路出現(xiàn)雷擊桿塔或避雷線的反擊過電壓時(shí)，則會使110KV架空線路上左、右兩邊導(dǎo)線絕緣子串兩側(cè)的電位值存在一定差值，使其中1回線路先發(fā)生反擊過電壓閃絡(luò)，而另外1回線路則會由閃絡(luò)放電起到一定保護(hù)作用。

2.3架空地線保護(hù)角

從全國年平均雷暴指數(shù)可知，吳忠市紅寺堡區(qū)是典型多雷區(qū)，繞擊和反擊故障發(fā)生次數(shù)幾乎相等，各占50%左右。110kV同塔雙回線路其避雷線出現(xiàn)雙回線路屏蔽性能同時(shí)失效的可能性非常低，即繞擊故障通常只會引起同塔雙回線路中的某一回架空線路發(fā)生跳閘故障。從架空線路實(shí)用防雷措施效果分析表明，減小110kV同塔雙回架空線路的地線保護(hù)角，可以有效降低110kV監(jiān)控線路的繞擊跳閘故障發(fā)生率。

2.4其他因素

110kV架空線路運(yùn)行環(huán)境較差，周圍存在化工廠、粉灰廠等污染源，會使絕緣子積污腐蝕較為嚴(yán)重，加上日常運(yùn)行維護(hù)沒有跟上，導(dǎo)致絕緣子耐沖擊電壓性能降低，使線路絕緣子容易發(fā)生雷擊沖擊擊穿破壞。

3 110kV架空線路綜合防雷技術(shù)

3.1提升架空線路絕緣水平

按照相關(guān)規(guī)定，地區(qū)海拔低于1km，架空線路懸垂絕緣子串中的絕緣子數(shù)量為8片。若全線高度大于38m且屬于大跨越檔距的線路，則需按照高度增加絕緣子。為降低架空線路雷擊傷害，需在路線易受雷電侵害的部位配置絕緣子。對于多次遭受雷擊傷害的桿塔，則需適當(dāng)增加絕緣子數(shù)量，以顯著提升架空線路絕緣能力。此外，按照工程實(shí)際情況適當(dāng)增加耐張桿塔絕緣子數(shù)量。若線路布設(shè)在山頂，則應(yīng)增加2片絕緣子，以提高桿塔耐雷水平，提升線路運(yùn)行安全性。

3.2設(shè)置引雷塔

在線路集中部位和雷擊事故率較高的部位設(shè)置引雷塔，并將其作為綜合防雷措施的核心構(gòu)件。引雷塔應(yīng)用原理為引雷消雷擊，可通過塔頂放電避雷針將強(qiáng)雷電所產(chǎn)生的電流向下釋放，并使用消雷裝置將雷電流釋放到地面，可確保110kV電流輸電線路的安全。

3.3優(yōu)化改善接地裝置

維護(hù)架空線路期間，應(yīng)注重優(yōu)化改善接地裝置，以顯著降低雷擊跳閘率，尤其是環(huán)境惡劣地區(qū)。優(yōu)化改善接地裝置的措施主要包括兩種。第一，降低接地電阻。利用水平外延接地裝置減少桿塔接地電阻，全面提高架空線路防雷水平。對于高土壤電阻率地區(qū)，則應(yīng)垂直布設(shè)接地極，以改善表面干燥土壤接地不良問題。對于水泥桿塔線路，需在距離桿塔4m處布設(shè)垂直接地極。第二，增加耦合系數(shù)。按照雷擊閃絡(luò)反擊原理，可通過接地電阻和增加耦合系數(shù)等方式提高線路耐雷水平。為增加耦合系數(shù)，可使用增加耦合地線和布設(shè)架空地線等方式。然而在雷擊傷害期間存在穩(wěn)態(tài)電磁感應(yīng)和暫態(tài)行波過程，所以需使用桿塔接地射線方式改善接地裝置分布情況，以增加耦合系數(shù)。

3.4減小線路保護(hù)角

為降低架空路線繞擊跳閘率，可采用減少保護(hù)角的方式。對于運(yùn)行線路，減小保護(hù)角處理措施的可行性較差，尤其是位于山區(qū)的線路桿塔，在處理期間會受到塔頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等影響，無法全面降低保護(hù)角。此外，采用減少保護(hù)角處理措施還會增大經(jīng)濟(jì)投資。因此，工程施工期間需合理選擇線路保護(hù)角，以確保線路運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3.5架設(shè)避雷線和避雷器

輸電線路中架設(shè)避雷線可起到防雷保護(hù)作用。避雷線可避免雷直擊導(dǎo)線，且具有一定分流作用，有效降低桿塔雷電流和塔頂電位。對導(dǎo)線進(jìn)行耦合處理后能降低線路絕緣子電壓，還可降低導(dǎo)線感應(yīng)過電壓。通常線路電壓越高，使用避雷線的效果越顯著，且避雷線在線路工程造價(jià)中具有較高經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)架空線路布設(shè)條件可知，110kV電壓等級輸電線路需全線架設(shè)避雷線。此外，在110kV電壓等級輸電線路中安裝氧化鋅避雷器能顯著提升耐雷水平，減少線路反擊和繞擊事故跳閘率。

4結(jié)語

對于110kV線路，工程規(guī)劃設(shè)計(jì)初期需明確避雷問題。根據(jù)工程實(shí)際情況合理選擇滿足施工要求的接地網(wǎng)。設(shè)計(jì)避雷防護(hù)方案時(shí)，需全面考慮線路遭受雷擊傷害后的活動情況，注重桿塔土壤電阻率和避雷設(shè)計(jì)功能問題。設(shè)計(jì)避雷裝置時(shí)，應(yīng)深入調(diào)查和分析雷電活動區(qū)域的地形特點(diǎn)，并聯(lián)合高壓送電線路的運(yùn)行實(shí)況，以有效減少雷電對線路造成的影響，全面提升線路耐雷水平，確保線路安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志強(qiáng).110kV架空輸電線路防雷技術(shù)措施的研究[J].科技風(fēng)，2017（13）：186-186.

[2]楊凱.110kV輸電線路防雷技術(shù)研究[J].環(huán)球市場，2017（17）.

（作者單位：柳州電力勘察設(shè)計(jì)有限公司）