110kV輸電線路綜合防雷技術(shù)與接地電阻的設(shè)計(jì)解析

摘要：110KV輸配電網(wǎng)在區(qū)域電能輸送分配領(lǐng)域得到廣泛的建設(shè)，在沿線避雷線的保護(hù)下，通常具有較高的防雷特性。

關(guān)鍵詞：110KV輸電線路;直擊雷電繞擊;輸電線路

110KV輸配電網(wǎng)在區(qū)域電能輸送分配領(lǐng)域得到廣泛的建設(shè)，在沿線避雷線的保護(hù)下，通常具有較高的防雷特性。但由于線路的架設(shè)通常選擇丘陵、山地等經(jīng)濟(jì)性能低的崎嶇邊坡地帶，同時(shí)伴隨地面傾角的影響，輸電線路容易遭受雷電繞擊事故的破壞，會(huì)造成輸電線路出現(xiàn)絕緣發(fā)生擊穿、閃絡(luò)放電等綜合危害，導(dǎo)致線路發(fā)生跳閘停電事故，影響輸電線路的供電可靠性，因此，對(duì)不同的雷擊種類，提出一些應(yīng)對(duì)措施，提高輸電線路的防雷水平，保證供電可靠性就顯得十分必要。

1、雷擊種類及特征分析

1.1 雷擊種類

雷擊是自然現(xiàn)象，包括雷電直擊、繞擊及反擊3種類型。 （1）雷電直擊避雷線檔距中問(wèn)部位所產(chǎn)生的電位較低，絕緣串兩端所產(chǎn)生的電位也較低，所以反擊幾率較小。（2）雷電直擊桿塔頂部易使塔身對(duì)地產(chǎn)生較高電位，絕緣子串兩端也會(huì)產(chǎn)生較高電位，很容易發(fā)生閃絡(luò)。（3）雷電繞擊導(dǎo)線的幾率很低。（4）繞擊跳閘主要是由雷擊桿塔頂部或繞擊導(dǎo)致的。（5）線路通過(guò)山區(qū)時(shí)受到山坡角度、桿塔高差及土壤電阻高等各種因素的影響，發(fā)生繞擊幾率較高。（6）避雷線保護(hù)角愈小，發(fā)生雷擊幾率也就愈小;避雷線保護(hù)角愈大，發(fā)生雷擊幾率也就愈大。而避雷線保護(hù)角相同時(shí)，其懸掛愈高，繞擊幾率愈大;反之，繞擊幾率愈小。（7）雷云帶在沿著山溝順風(fēng)移動(dòng)過(guò)程中可能對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生直擊或繞擊。（8）海拔較高的地段階梯型雷云往往比桿塔更高，雷電容易直擊桿塔頂部或避雷線，產(chǎn)生反擊現(xiàn)象。

1.2 雷電直擊及反擊的主要特征

（1）多相故障主要是南直擊造成的。（2）三角排列的上方導(dǎo)線及水平排列的中線故障大部分是由反擊造成的。（3）輸電線路檔距中間部位出現(xiàn)導(dǎo)線問(wèn)雷電放電現(xiàn)象通常是由雷電直擊及反擊造成的。（4）一次跳閘導(dǎo)致連續(xù)桿塔出現(xiàn)閃絡(luò)可能是由直擊、反擊造成的。

1.3 雷電繞擊的主要特征

（1）繞擊通常只會(huì)造成單相故障。（2）繞擊會(huì)造成導(dǎo)線上排線夾部位產(chǎn)生燒灼痕跡。（3）三角排列的上方導(dǎo)線及水平排列的中線通常不會(huì)發(fā)生雷電繞擊跳閘。（4）三角排列及水平排列的邊相導(dǎo)線會(huì)出現(xiàn)繞擊現(xiàn)象。（5）繞擊電流和桿塔高度、導(dǎo)線保護(hù)角密切相關(guān)，如雷電流幅值較高，產(chǎn)生繞擊的可能性相對(duì)較小。

2、輸電線路綜合防雷的措施

對(duì)于防雷方式專家有各種各樣的建議，但是不管是選擇用什么方式，都必須考慮到一些條件。具體的來(lái)說(shuō)，這些條件主要包括線路的重要性、電路系統(tǒng)運(yùn)行的路徑，還有線路所途經(jīng)地方雷電活動(dòng)的強(qiáng)度和區(qū)域特點(diǎn)以及土壤所充當(dāng)?shù)碾娮璐笮〉鹊?。除了以上條件，還需要充分結(jié)合當(dāng)?shù)叵惹暗木€路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行各方面的對(duì)比與校對(duì)，綜合起來(lái)確定出有效保護(hù)措施。輸電線路的防雷保護(hù)方法總的來(lái)說(shuō)有以下幾個(gè)方面：

2.1 選擇合理的輸電線路路徑

據(jù)了解，有些地段被稱為易擊區(qū)，因?yàn)檫@些地段對(duì)雷電的吸引力很強(qiáng)，遭受雷擊的可能性比較大。因此加強(qiáng)對(duì)易擊區(qū)的防護(hù)，可以起到防止雷害的作用。通過(guò)多年的經(jīng)驗(yàn)成果表明，易擊區(qū)大多在山區(qū)風(fēng)口以及河谷和峽谷的順風(fēng)位置，另外，像魚(yú)塘、水庫(kù)、森林以及山丘等地的周?chē)紝儆谝讚魠^(qū);有些地方因?yàn)橥寥离娮杪拾l(fā)生突變或者是水位較高也容易吸引雷電。

2.2 安裝線路避雷器

其實(shí)也可以通過(guò)減小接地電阻來(lái)防雷，但是在山區(qū)這個(gè)辦法是行不通的。于是安裝避雷器成為了主要的防雷措施。當(dāng)線路遭到雷擊的時(shí)候，由于雷擊產(chǎn)生的強(qiáng)電流一部分會(huì)通過(guò)避雷線往周?chē)浇臈U塔傳遞，一小部分經(jīng)過(guò)桿塔進(jìn)入大地，當(dāng)強(qiáng)電流增加到一定的值時(shí)，避雷器就會(huì)發(fā)揮它的分流作用，大量的雷電流會(huì)經(jīng)過(guò)避雷器傳入附近的桿塔，從而減小了絕緣子發(fā)生閃絡(luò)的可能性。線路避雷器的顯著特點(diǎn)就是具有很好的鉗電位作用，因此才能很有效地防雷。

2.3 架設(shè)保護(hù)裝置和耦合地線

高頻保護(hù)通道主要由耦合電容器、線路阻波器、結(jié)合濾波器以及高頻電纜等設(shè)備構(gòu)成。線路阻波器由保護(hù)元件、調(diào)諧元件以及主線圈等并聯(lián)組成。保護(hù)元件一般指避雷器，在電力線路受到雷擊過(guò)壓時(shí)可保護(hù)阻波器不被損壞;調(diào)諧元件用于線路阻波器中的回路調(diào)諧;主線圈串聯(lián)在電力線路中通過(guò)強(qiáng)大的工頻電流，作為主電感使用。結(jié)合濾波器是由接地刀閘、排流線圈、避雷器以及調(diào)諧元件構(gòu)成的接在耦合電容器低電壓段和連接電力線載波機(jī)或收發(fā)信機(jī)的高頻電纜之間的儀器，通過(guò)與耦合電容器協(xié)同作用，對(duì)線路和高頻電纜之間發(fā)生阻抗匹配作用。耦合電容器是串接在結(jié)合濾波器和電力線中間的電容器，可通高頻、阻工頻，并在電力網(wǎng)絡(luò)中傳遞信號(hào)。耦合電容器用于工頻高壓或超高壓交流輸電線路中，可實(shí)現(xiàn)通訊、載波、控制、測(cè)量、保護(hù)等目的。高頻電纜是一種電阻為75歐姆的單股銅芯粗同軸電纜。高頻電纜的作用為構(gòu)成連接結(jié)合濾波器與收發(fā)訊機(jī)或載波機(jī)之間的信號(hào)通路。同軸電纜由外部隔離材料層、網(wǎng)狀織物構(gòu)成的屏蔽層、絕緣材料層以及中心導(dǎo)體等幾部分構(gòu)成。當(dāng)高頻保護(hù)通道出現(xiàn)故障時(shí)，可采用以下方法進(jìn)行故障判別：對(duì)于載波機(jī)導(dǎo)頻告警或收信告警現(xiàn)象，首先對(duì)載波機(jī)本身故障進(jìn)行檢查，然后對(duì)高頻保護(hù)通道進(jìn)行檢查。在進(jìn)行高頻保護(hù)通道檢查前，首先對(duì)該電力線路近期內(nèi)有無(wú)施工、割接、改道、雷雨、T接等外界條件變化進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，縮小故障范圍。然后采用選頻表對(duì)通道中各點(diǎn)電平進(jìn)行量，判斷故障的性質(zhì)和范圍。檢查過(guò)程由高頻保護(hù)通道中間開(kāi)始，對(duì)所有載波機(jī)的導(dǎo)頻電平是否正常進(jìn)行檢查，利用排除法縮小故障范圍，然后逐次對(duì)高頻電纜、結(jié)合濾波器、耦合電容器和線路阻波器進(jìn)行相應(yīng)檢查。

另外，可以在線路附近再架設(shè)一條底線，也就是采用架設(shè)耦合底線的方法，它的防雷原理主要是以下兩點(diǎn)：

1）架設(shè)耦合地線可以讓避雷線和導(dǎo)線之間的耦合度進(jìn)一步加強(qiáng)，這樣一來(lái)就降低了絕緣子兩端電壓分量中的反擊、感應(yīng)電壓;

2）強(qiáng)雷擊中桿塔頂端的時(shí)候，架設(shè)耦合地線可以讓由于雷擊產(chǎn)生的強(qiáng)電流向周?chē)浇渌麠U塔分流。經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，架設(shè)耦合地線真的可以有效地減少雷擊引起的跳閘頻率，尤其是在偏遠(yuǎn)、山勢(shì)陡峭的山區(qū)。

2.4 裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置

線路絕緣本身具有能夠自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，線路在因?yàn)槭艿嚼讚艉蟪霈F(xiàn)跳閘現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置就會(huì)發(fā)揮它的優(yōu)點(diǎn)消除這個(gè)現(xiàn)象，從而比較有效的減低出現(xiàn)雷擊事故的頻率。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，這種裝置確實(shí)大大的降低了事故發(fā)生的頻率，起到關(guān)鍵作用的情況高達(dá)80%以上，并且根據(jù)相關(guān)要求，各種電壓等級(jí)的線路都應(yīng)該選擇安裝自動(dòng)重合閘。實(shí)踐證明，這是一種很有效的措施，也為線路的順利運(yùn)行和正常供電提供了有力保障，當(dāng)然，在此基礎(chǔ)上，加上認(rèn)真負(fù)責(zé)的即時(shí)故障巡視，那就更加可以消除安全隱患了。

2.5 加強(qiáng)線路絕緣

有些特殊的地方需要采取大跨越高桿塔的方法架設(shè)輸電線路，這樣一來(lái)遭雷擊的可能性就大大增加了。在某些海拔比較高的地區(qū)以及雷活動(dòng)比較頻繁的地區(qū)，這種情況也比較常見(jiàn)。在高桿塔上增加絕緣子串來(lái)加強(qiáng)線路絕緣有助于降低線路跳閘率。

3、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，為了線路安全，為了人員安全，也為了避免浪費(fèi)更多的物力財(cái)力，在架設(shè)輸電線路時(shí)一定要做好充分的防雷措施，要根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適有效的防雷方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜澍春，高壓輸電線路防雷保護(hù)的若干問(wèn)題[J].2001，01.

[2]林世冶，輸電線路防雷措施探討[J].福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2010，12.

[3]陳金貴，輸電線路防雷措施的技術(shù)探討[J].貴州頂效經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)頂效電力公司，2010，09.

[4]余松濤、楊立軍，高頻保護(hù)通道故障分析及處理[J].湖北電力，2009（04）.

作者簡(jiǎn)介：張娜（1991.1.19），女，學(xué)歷：燕山大學(xué)自動(dòng)化學(xué)士，單位：邯鄲市睿智電力工程設(shè)計(jì)有限公司，研究方向：輸變電