110kV輸電線路防雷設計初探

曹天齊

摘要：近年來，隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，輸電線路，尤其是110kV輸電線路的架設規(guī)模越來越大，而110kV輸電線路在運行過程中發(fā)生的雷擊事故也逐漸加大，據(jù)統(tǒng)計在110kV輸電線路跳閘事故中，有70%是由于輸電線路受到雷擊，這不僅對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成影響，還會影響到用戶的安全用電，甚至會引起電力火災事故，對電力企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。本文主要分析探討了110kV輸電線路防雷設計情況，以供參閱。

關鍵詞：110kV輸電線路;防雷設計

在輸電線路的運行當中，其雷擊跳閘一直是一個重要的問題。一旦發(fā)生雷擊事件，就會導致大范圍的斷電現(xiàn)象，從而嚴重影響著配電系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。據(jù)統(tǒng)計，在輸電線路的全部跳閘事故中，雷害事故占有1/3以上的比例。當電力線路遭受雷擊后，電力線路中將會流過雷電流，雷電流最后導入大地;即使電力線路未遭受到雷擊，一旦雷擊出現(xiàn)，輸電線路上的感應電荷將會朝著導線的兩邊流動，進而入侵變電站，對電力設備造成破壞。由此可見，研究合理有效的輸電線路防雷保護措施具有重要的現(xiàn)實意義。

1 110kV架空輸電線中設計防雷的必要性

110kV較多應用在一些區(qū)域性的電能輸配送工作當中，并且在此項工作中處于絕對的核心地位，因此其在日常實踐運行過程中的穩(wěn)定與可靠性將直接影響著電力系統(tǒng)的正常運行。針對各類有可能會導致110kV輸電線路不能夠良好運行的負面因素，應當對其予以及時性的排除。有相關統(tǒng)計資料表明：110kV輸電線路在遭受雷電襲擊后所引發(fā)的跳閘反應，嚴重危害電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。110kV輸電線路大多位于一些空曠的山地環(huán)境，由于自然環(huán)境惡劣，在目前的技術條件下，有效的防雷措施對110kV輸電線路的穩(wěn)定運行具有重要的意義。山區(qū)環(huán)境的110kV輸電線路由于線路間的間隔距離相對較大，若處于雷擊事故的高發(fā)區(qū)域，那么雷擊情況便很有可能會導致110kV輸電線路的絕緣子串部件遭受損毀，進而導致整體110kV輸電線路出現(xiàn)線路跳閘停電事故。

2 110kV輸電線路防雷設計

2.1輸電線路里需架設避雷線

避雷線又被稱作架空地線，架設于桿塔頂端，數(shù)量為一到兩根，用于防雷。通常在雷電擊中輸電線路時，在輸電線路上會產(chǎn)生遠超于線路額定電壓的過電壓，有時會高達幾百萬伏。在超出線路絕緣子串的抗電強度時，就會引發(fā)線路跳閘的問題，產(chǎn)生停電現(xiàn)象。運用避雷線則能夠有效保護輸電線路，使雷電擊落在避雷線處，再通過桿塔上的金屬部分和埋在地下的接地設施，引導雷電流向大地。通常來講，輸電線路電壓越高，避雷線的保護效果越好，所以在110kV及以上電壓等級的輸電線路應當全線設置避雷線。避雷線應當在所有桿塔的地基處接地，由于在使用雙避雷線的超高壓輸電線路方面，正常輸送電流則會在兩根避雷線之間構成閉合回路，形成功率損耗。因此為了減少損耗，一定要將避雷線采用絕緣子小間隙接地，運行時避雷線對地絕緣，雷擊時間隙擊穿，避雷線接地。并且，避雷線的保護效果還和它與下方的導線所形成的角度相關。通常110kV的輸電線路，單避雷線時的保護角處在25°左右，雙避雷線時的保護角處在10°左右。在架有兩根避雷線的狀況下較易獲得較小的保護角，線路運轉時的雷擊跳閘問題也相對更小。因此在近年的建設當中，對于110kV和以上的輸電線路，大部分使用雙避雷線。

2.2合理的選擇輸電線路路徑

對110kV輸電線路進行防雷設計時，首先要盡可能將輸電線路架設在雷擊事故發(fā)生率比較小的區(qū)域，從而對雷擊事故發(fā)生的可能性進行控制，為輸電線路的穩(wěn)定運行提供保障，從某種意義上講，110kV輸電線路路徑的合理選擇是線路防雷設計的基礎和前提。當110kV輸電線路必須通過雷擊區(qū)域時，設計人員要認真分析雷擊區(qū)域發(fā)生雷擊的分布規(guī)律，從而選擇合理的線路路徑。如果110kV輸電線路處于山坡、稻田的交叉處、巖石結構與土壤的交叉處、地質斷層位置時，由于這些區(qū)域的土壤電阻率比較小，就容易發(fā)生雷擊事故，因此，要盡量避免將110kV輸電線路設置在這些位置。一般情況下，要將輸電線路桿塔裝置設置在土層結構性分布比較好、周圍植被分布較好、土壤電阻率差異性比較小的區(qū)域，這些區(qū)域雷電經(jīng)常作用在山頂位置，能極大的避免110kV輸電線路雷擊事故的發(fā)生。

2.3強化線路絕緣水平

在110kV輸電線路的設計工作中，對于線路的絕緣水平與耐雷水平而言此兩者大多表現(xiàn)出的是一種正相關的關系。由此方面而言，為了保證在實際運用過程當中110kV輸電線路能夠具備適宜的絕緣水平，最主要的方式即為對輸電線路零值絕緣子部件采取科學化的監(jiān)測工作，在這一過程當中實現(xiàn)線路整體耐雷水平的有效提升。更加重要的一個方面是，在110kV輸電線路設計時，應就不同絕緣子部件的實際性能、相應的防雷參數(shù)和運行狀況采取合理化的分析。由于鋼化玻璃絕緣子具備不易老化、零值自爆和耐電弧等多個方面的特點，推薦將鋼化玻璃絕緣子作為110kV輸電線路的首選材料。

2.4恰當設計架空線中耦合地線的數(shù)量，控制好放電間隙

耦合地線不具備預防雷電繞擊率的作用，然而，其可以起到減少線路反擊跳閘事件發(fā)生的作用。一旦雷電襲擊桿塔，耦合地線可以增強輸電線路的抗雷擊性能，從而達到減小反擊跳閘率的效果。耦合地線通常適用于無法大幅減小接地電阻的輸電線路之中，其除了可以強化地線與導線之間的耦合效果外，還可以有效的減小桿塔的分流指。一旦雷電襲擊塔頂，導線上的感應電壓便會上升，同時降低絕緣子串上的沖擊電壓。因為桿塔弧垂與地之間的間距、桿塔強度和桿塔結構等均會對耦合地線造成一定程度的影響，所以，在設置架空線中耦合地線的過程中，應對耦合地線和導線電氣距離的配合加以充分考慮，尤其是交叉跨越進的配合，此外，還必須校核好耦合地線的對地距離及桿塔強度，以保證施工的精準性及安全性。

3結束語

總而言之，110kV輸電線路在管理和檢修上非常重要，輸電線路有別于普通設施，其覆蓋范圍較廣，并且大多數(shù)在室外，只要有任何一點損壞，就會對系統(tǒng)造成影響，因此線路的檢修及管理成為了影響供電穩(wěn)定性的主要環(huán)節(jié)。提高巡視、及時維修，必定可以有效防治雷電災害問題的發(fā)生，提升電網(wǎng)供電的可靠性。

參考文獻：

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（作者單位：天津市泰達工程設計有限公司）