110kV線路防雷治理方案及應用效果分析

譚鍵權

（廣東電網有限責任公司江門供電局,廣東 江門 529000）

1 110kV線路雷擊事故的成因分析

在自然界中，雷電是一種極為常見的現象，其特點是出現次數頻繁，與火山噴發、地震、海嘯等并列為最嚴重的自然災害，它對人類的生產、生活危害極大。由于我國幅員遼闊，致使雷電活動極為頻繁，據有關調查統計數據結果顯示，每年因雷擊引起的人身傷亡和財產損失不計其數。我國的雷電分布具有如下特點：陸地多、山區多、南方多、夏季多，有些城市的年平均雷暴日超過50d。

對于電力系統而言，雷電是影響其安全、穩定運行的主要因素之一，尤其是對110kV線路的影響更為嚴重。雷擊線路會引起跳閘、停電等問題，不但增大了線路的維修工作量，而且還給電力用戶的正常使用帶來了影響。通過對110kV線路的雷擊事故進行調查分析后發現，引起事故的原因主要與接地電阻、防雷裝置以及線路本身的耐雷水平等方面有關，大體可將110kV線路雷擊事故的成因歸納為以下幾點：其一，線路桿塔接地時產生的電阻值偏高，這種情況是由于接地電阻的測量不準確或采用的測量方法不正確造成的。其二，某些110kV線路的保護只采用了單避雷線，其防護作用比較有限，若是雷電強度較大，則會產生雷電繞擊。其三，耦合地線架設的不規范，致使雷擊點出現轉移，無地線處成為雷擊的薄弱環節。其四，避雷裝置的使用和安裝不合理，導致避雷作用無法充分發揮，從而增大了雷擊線路的可能。綜上，因造成110kV線路雷擊事故的原因較多，所以，在采取防雷措施時，應當從各個方面進行綜合考慮，這樣才能使防雷效果達到最佳，也才能有效減少雷擊事故的發生。

2 110kV線路綜合防雷治理方案及應用效果

由上文的分析可知，造成110kV線路雷擊事故的原因相對較多，若是僅從某個單一的方面采取強化措施，則很難達到預期的防雷效果。為此，有必要采取綜合防雷治理方案。

2.1 綜合防雷治理方案

2.1.1 合理配置線路絕緣

對110kV單回和雙回同塔架空線路采取不同的絕緣配置方式。在同塔雙回線路絕緣配置方面，其中一回輸電線路按照正常模式配置，另一回輸電線路需要按照工程實際情況進行加強絕緣配置，從而使110kV同塔雙回線路達到跳閘故障率、同時跳閘率等絕緣性能指標要求。

2.1.2 優化相序排列

導線的相序排列對110kV線路的防雷水平具有較大影響，為了提高線路的抗雷擊能力，應當對導線的相序排列進行優化。就同塔雙回線而言，可以采取逆相序的排列方式來降低線路同時跳閘的幾率。

2.1.3 降低接地電阻

降低桿塔接地電阻是提高110kV架空線路防雷水平的有效途徑，主要可通過深埋式接地極、水平外延接地體、填充低阻物質、加裝導線接地模塊等措施加以實現。在土壤電阻率較高的地區，可采用布設垂直接地極的方法改善線路桿塔在表面干燥土壤出現的接地不良問題。水泥桿塔線路應在距離桿塔3-5m處布置垂直接地極；鐵塔線路應在距離桿塔5-8m處布置垂直接地極。將桿塔垂直接地極的長度控制在1.5m，間距選擇在4-6m之間，采用角鋼或圓鋼進行加工，做好防腐措施。

2.1.4 加裝避雷裝置

（1）側向避雷針。當110kV線路布設在較高的地區時，雷云極有可能與線路或是桿塔處于同一水平線上，甚至有時會在線路或桿塔的下方運動，這就導致了桿塔位置處比檔距中央更容易發生繞擊過電壓的情況。而解決這一問題較為有效的措施是加裝側向避雷針。可將避雷針加裝在線路桿塔橫擔兩側，避雷針的長度以3.0m左右為宜，其中固定部分的長度為1.2m，橫向設備部分的長度為1.8m，同時設置三個有效的固定點，使避雷針牢靠。固定之后，可通過3個螺孔與橫擔進行電氣連接，并經接地引下線與桿塔接地體進行連接，以此來確保雷電流能夠順利泄放至大地當中。需要注意的是，當線路加裝避雷針后，雖然防繞擊雷的水平有所提高，但是引雷率也隨之增大，為了有效解決這一問題，可在加裝側向避雷針后，適當增設絕緣子串片數，實際增加數量應以絕緣子的型式進行確定。

（2）氧化鋅避雷器。對110kV線路安裝氧化鋅避雷器可有效降低線路繞擊和反擊事故跳閘率，特別對于高土壤電阻率、雷電活動頻繁且強烈、難以實施常規降低桿塔接地電阻措施的地區，采取氧化鋅避雷器可以大幅度提升線路耐雷水平，減少線路雷擊跳閘事故，提升110kV線路供電可靠性和安全性。

2.1.5 增加耦合系數

通常情況下，增加耦合系數的方法是采用布設架空地線和增設耦合地線的方式提高線路綜合耐雷水平，然而在雷擊暫態行波和穩態電磁感應的影響下，應當采取加強型強化電磁感應型桿塔接地射線技術，對桿塔接地裝置的分布情況加以改善，用來增加耦合系數。110kV線路的強化電磁感應型桿塔接地射線結構如圖1所示。在土壤電阻率超過1000Ω m的地區，應當在桿塔接地射線結構增加電磁耦合系數，以降低雷擊過程中對線路絕緣子串產生的沖擊電壓，提高線路綜合耐雷水平。

2.1.6 并聯間隙技術

由于并聯間隙技術能夠準確定位雷電閃絡路徑，疏導工頻電弧離開絕緣子串，使電極能夠耐受數次工頻電弧的灼燒，所以可以提高線路的防雷效果，增強供電的可靠性。同時，并聯間隙技術還能夠確保在最大操作過電壓情況下線路不被擊穿，提高線路絕緣水平。保護間隙具備構造簡單、維護方便的優勢，但是也存在自行滅弧能力不足的缺陷。按照結構分類，保護間隙可分為棒型、角型、球型。棒型和角型間隙的伏秒特性較陡，難以配合設備的絕緣特性；球型間隙的伏秒特性平坦，具備較好的保護性能，即使在發生燒傷的情況下，也會保持間隙距離不便，避免出現誤動作。所以，應將球型間隙技術應用于110kV線路防雷中，提高輸電線路和設備的防雷效果。

2.2 應用效果

依照上文中提出的綜合防雷治理方案在某110kV架空線路中進行了實施，具體情況如下：

（1）經過實測，線路的接地電阻由原本的10Ω降至5Ω以下，達到了規范標準要求，線路桿塔的耐雷水平顯著提升。

（2）加裝側向避雷針并增設絕緣子片后，使桿塔整體的耐雷水平提高了10kA。

（3）加掛了一條耦合地線，其在雷擊桿塔時起到了分流與耦合作用，大幅度降低了線路跳閘率。

（4）在線路中遭受過雷擊的桿塔上、易遭受反擊雷的桿塔上、變電站進出線桿塔上等多處位置均加裝了帶空氣間隙的氧化鋅避雷器，進一步提升了線路的耐雷水平。

自該線路實施綜合防雷治理方案之后的24個月中，并未發生一起雷擊跳閘事故，這充分證明了本文所提出的方案的可行性和可靠性。

3 結論

通過本文的研究可知，對于110kV線路而言，因雷擊事故的原因較多，所以應當采取綜合防雷治理方案，以此來提高線路的整體耐雷水平。這樣能夠顯著降低雷擊事故的發生幾率，有助于確保線路安全、穩定、可靠運行。

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