110kV輸電線路雷電故障及保護(hù)對(duì)策分析

伍世峰

（茂名化州供電局輸變電管理所，廣東 茂名 525100）

1 雷擊種類與特征分析

雷擊是對(duì)輸電線路安全運(yùn)行產(chǎn)生影響較大的一種自然現(xiàn)象，通常主要以雷電繞擊、雷電直擊和雷電反擊三種類型為主要表現(xiàn)。雷擊產(chǎn)生的雷電流的大小（強(qiáng)度）與地理位置、地質(zhì)條件、季節(jié)和氣象等許多因素有關(guān)，一般平原地區(qū)比山地雷電流大，正閃擊比負(fù)閃擊大等。由于雷電直擊避雷線檔距中間部位所產(chǎn)生的電位較低，絕緣子串兩端所產(chǎn)生的電位也較低，所以反擊幾率較小。但如果直擊塔桿頂部會(huì)促進(jìn)塔身對(duì)地面產(chǎn)生高電位，絕緣子串兩端也會(huì)產(chǎn)生高電位，因而發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象。雷電本身繞擊導(dǎo)線發(fā)生的幾率很低，但是如果直擊或者繞擊塔桿頂部則極其容易發(fā)生跳閘現(xiàn)象。如果是山地地區(qū)的塔桿，受地形、坡度及土壤土質(zhì)影響，發(fā)生繞擊的幾率相對(duì)平原來(lái)說(shuō)要較高一些。如果存在山谷風(fēng)，雷云在移動(dòng)過(guò)程中也有可能會(huì)對(duì)導(dǎo)線造成直擊或繞擊，從而造成雷擊故障，因此，在海拔相對(duì)較高、地形較為特殊的地區(qū)，雷電容易直接擊中塔桿頂部或者避雷線，產(chǎn)生反擊現(xiàn)象。在使用避雷線進(jìn)行防護(hù)時(shí)，通常避雷線保護(hù)角度越小，發(fā)生雷擊幾率越小，反之則會(huì)變大，在保護(hù)角相同時(shí)，懸掛高度也與繞擊的發(fā)生幾率成正比。

2 雷擊障礙表現(xiàn)

雷電直擊、反擊或者繞擊發(fā)生之后，將會(huì)對(duì)輸電線路的供電安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響，一般其表現(xiàn)主要如下：繞擊多造成單相故障，多相故障則多由直擊造成；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，偶爾也會(huì)發(fā)生邊相導(dǎo)線繞擊現(xiàn)象，但是發(fā)生繞擊跳閘的幾率較小；繞擊可能會(huì)造成導(dǎo)線上排夾線部位產(chǎn)生燒灼痕跡；直擊和反擊則可能造成塔桿出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，使輸電線路檔距中間部位出現(xiàn)導(dǎo)線間雷電放電現(xiàn)象。

3 110kV輸電線路防雷保護(hù)措施

據(jù)統(tǒng)計(jì)，近幾年由于雷擊發(fā)生的線路跳閘比例高達(dá)50%左右，所以，加強(qiáng)防雷保護(hù)工作實(shí)踐，更好的完善防護(hù)對(duì)策，對(duì)于確保110kV輸電線路的正常運(yùn)行具有重要意義。雷電防護(hù)措施主要包括直擊雷防護(hù)、側(cè)擊雷防護(hù)、感應(yīng)雷防護(hù)三大部分，并采用接閃、分流、屏蔽、均壓、等電位、接地等技術(shù)措施，全面進(jìn)行防護(hù)工作。防雷保護(hù)工作的實(shí)施，要從分考慮多方因素，比如地形、地質(zhì)、地貌、海拔、土壤性質(zhì)以及接地電阻等，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)防雷保護(hù)方案，提升其科學(xué)性與全面性。

直擊雷防護(hù)要根據(jù)地形、塔桿的高度、結(jié)構(gòu)等采取直擊雷防護(hù)措施，包括接閃裝置（避雷針、帶、網(wǎng)）、引下線和接地裝置三大部分。雷擊發(fā)生時(shí)，50%的雷電流將沿接閃將通過(guò)引下通路直接泄放入地，50%的雷電流將沿著進(jìn)出設(shè)備的管線泄放，這兩種無(wú)論是哪種都會(huì)對(duì)設(shè)備和人員的安全造成負(fù)面影響，因此，在設(shè)計(jì)防護(hù)方案時(shí)必須重視雷電波侵入與雷擊電磁脈沖防護(hù)。這兩種防護(hù)措施的關(guān)鍵在于安裝電涌保護(hù)器。安裝電涌保護(hù)器的目的是為了限制電壓，確保其維持在相對(duì)安全的水平，因此需要實(shí)施三級(jí)防護(hù)措施，一級(jí)是將電流泄放入地，二級(jí)是在一級(jí)的基礎(chǔ)之上對(duì)線路殘壓實(shí)施進(jìn)一步壓制，三級(jí)是保護(hù)輸電線路和重要供電設(shè)備，每一級(jí)防護(hù)的目的都是壓制電壓，確保其始終維持在安全水平之內(nèi)，從而降低雷擊危害，同時(shí)還具備一定的吸收非雷擊導(dǎo)致的操作過(guò)電壓的作用，對(duì)于保護(hù)輸電線路來(lái)說(shuō)具有積極意義。

在強(qiáng)化線路維護(hù)時(shí)，要根據(jù)地形、地貌以及當(dāng)?shù)氐募竟?jié)變化合理設(shè)計(jì)線路走廊，確保互相之間具有充足的安全間隙，尤其是架設(shè)難度高、跨越大、雷擊多的區(qū)域，要合理設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)證以確保安全。在驗(yàn)收工程時(shí)，要嚴(yán)格按照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行把關(guān)，包括接地體的埋設(shè)深度、射線長(zhǎng)度、接地電阻值以及線路走向等，加強(qiáng)檢驗(yàn)，嚴(yán)格把關(guān)，確保工程質(zhì)量的同時(shí)以最優(yōu)防雷保護(hù)為標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在許多輸電線路的塔桿工程在實(shí)施時(shí)都采用了衛(wèi)星定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且配合雷電定位系統(tǒng)能夠?qū)Φ貐^(qū)周邊雷電的發(fā)生情況進(jìn)行預(yù)判，這對(duì)于提前做好預(yù)防措施有著極為重要的參考意義，但是此類系統(tǒng)目前應(yīng)用受限較多，仍需加強(qiáng)研究，不斷進(jìn)步。一般來(lái)說(shuō)，接地電阻與耐雷水平呈反比，因此，必須根據(jù)各地土壤性質(zhì)和電阻率把控塔桿的接地電阻水平，提升耐雷水平。如果電阻值出現(xiàn)異常，則必須盡快安排人員進(jìn)行整改，做好定期測(cè)量接地電阻值，降低意外情況的影響。

輸電線路的耐雷水平和絕緣能力也是保證其提升其抵抗雷擊能力的重要參考因數(shù)。影響線路絕緣能力的關(guān)鍵在于絕緣子，因此，絕緣子的選用和管理必須科學(xué)、嚴(yán)格且定期強(qiáng)化，在檢驗(yàn)時(shí)把好質(zhì)量關(guān)，運(yùn)行時(shí)做好管理監(jiān)督，杜絕質(zhì)量存在問(wèn)題的絕緣子掛網(wǎng)運(yùn)行。對(duì)于已投入運(yùn)行或老化的絕緣子，除了要定期實(shí)施對(duì)零、低值絕緣子的檢測(cè)外，還要定期進(jìn)行更換，保證其對(duì)線路運(yùn)行的絕緣作用。除此之外，對(duì)于發(fā)生雷擊較為頻繁的地區(qū)要采取相應(yīng)強(qiáng)化措施，比如酌情增加絕緣子等。事實(shí)證明，這種方式能夠有效提升輸電線路的絕緣能力和耐雷水平，降低跳閘事故的發(fā)生率。現(xiàn)在使用較為廣泛的絕緣子為合成絕緣子，這種合成品強(qiáng)度高，重量輕，維護(hù)方便，防污性能強(qiáng)，有著很好的應(yīng)用空間，但是由于在多雷區(qū)應(yīng)用極易發(fā)生跳閘故障，因而仍舊亟待加強(qiáng)研究，以擴(kuò)大應(yīng)用空間，更好的發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)性能。

安裝線路避雷器和避雷線（架空線路）也是降低雷擊危害的重要措施。避雷線路其雖然應(yīng)用成本較高，但是對(duì)于雷電發(fā)生較為頻繁的區(qū)域有著很好的避雷效果，它與絕緣子合用，能夠降低串聯(lián)間隙放電，確保閃絡(luò)和跳閘事故的發(fā)生，減少停電現(xiàn)象，在日常應(yīng)用中有著很好的效果，因此，廣大輸電線路運(yùn)行管理單位必須根據(jù)使用地段情況進(jìn)行全面考慮，以最小的投入實(shí)現(xiàn)最大的防雷保護(hù)效益。避雷線作為送電線路最基本的防雷措施之一，在防雷方面具有以下功能：防止雷直擊導(dǎo)線；雷擊塔頂時(shí)對(duì)雷電流有分流作用，減少流入桿塔的雷電流，使塔頂電位降低；對(duì)導(dǎo)線有耦合作用，降低雷擊桿塔時(shí)塔頭絕緣上的電壓；對(duì)導(dǎo)線有屏蔽作用，降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓。避雷線的存在主要是針對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行保護(hù)，分流雷電流，發(fā)揮對(duì)導(dǎo)線良好的屏蔽效果，以免出現(xiàn)雷電直擊現(xiàn)象，所以也是日常防雷保護(hù)中的主要措施。其他還有諸如安裝自動(dòng)重合閘裝置，檢驗(yàn)電線路保護(hù)角以及確保良好接地等保護(hù)對(duì)策。

總之，110kV輸電線路的防雷保護(hù)對(duì)策除了要結(jié)合線路所在地形進(jìn)行綜合分析之外，還要根據(jù)防雷需求選擇合適的方式與手段進(jìn)行防護(hù)，以最合理的經(jīng)濟(jì)投入獲得最大的防雷優(yōu)勢(shì)，保護(hù)輸電線路的安全，確保供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

[1]敬亮兵.池州110kV輸電線路防雷技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2009.