110kV架空輸電線路防雷措施研究

李永福

摘 要：雷電危害是110kV架空輸電線故障的主要原因，嚴(yán)重影響到了輸電線路輸電的質(zhì)量和安全。研究110kV架空輸電線路防雷措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文結(jié)合某110kV架空輸電線路實(shí)例，對(duì)雷害危險(xiǎn)點(diǎn)事故進(jìn)行了分析，并對(duì)架空輸電線路的防雷措施進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：架空輸電；輸電線路；防雷措施

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平日益提高，對(duì)日常生活用電的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。而110kV架空輸電線路作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，由于其選址多為山區(qū)，地勢(shì)較高、土壤電阻率高，十分容易遭受雷擊事故，從而引起過(guò)電壓跳閘事故發(fā)生。因此，研究110kV架空輸電線路的防雷措施對(duì)確保電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量具有十分重要的作用。

1 線路基本情況

1.1 地形地貌特征及雷云特性

一般情況下，對(duì)雷電活動(dòng)影響最大的就是地形地貌，特殊的地形地貌會(huì)引發(fā)雷電頻繁活動(dòng)。某I回線路地形地貌較為特殊，有一段地處在高山頂上，這部分區(qū)域引發(fā)雷電災(zāi)害現(xiàn)象的概率比較大。因此，山頂區(qū)域是整個(gè)雷電防治的重點(diǎn)區(qū)域，也是本文研究的重點(diǎn)。

1.2 桿塔基本結(jié)構(gòu)分析

某110kV線路全長(zhǎng)118km，處于山頂多雷地區(qū)的線路長(zhǎng)度為28km。在線路改造之前，該回線路的絕緣子型號(hào)采用的是XP–70。

在雷電的防護(hù)研究中，對(duì)該回線路的桿塔基本情況進(jìn)行研究分析，這個(gè)區(qū)域中線路檔距超過(guò)400m的桿塔有22處，超過(guò)600m的桿塔有15處，屬于雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)比較大的區(qū)域。

1.3 線路現(xiàn)況防雷措施

此線路主要采用的是架空線路的避雷線進(jìn)行保護(hù)，架空線路避雷線采用的型號(hào)為L(zhǎng)GJ–GJ-95，在部分區(qū)域采用的是地下引線進(jìn)行保護(hù)，地下引線的規(guī)格為GJ–35。110kV線路是通過(guò)在一些桿塔處增加可控避雷針來(lái)實(shí)現(xiàn)的，雖然110kV線路加裝了避雷針，但是并不能完全解決線路的雷擊事故。在大多數(shù)情況下，雷擊會(huì)造成絕緣子閃絡(luò)，甚至是出現(xiàn)絕緣子爆炸的事故。從現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際勘察以及測(cè)量結(jié)果來(lái)看，山區(qū)的接地電阻率普遍偏高，在一些地區(qū)存在著避雷線保護(hù)角偏大的問(wèn)題，因此目前的現(xiàn)況保護(hù)方案并不能起到很好的保護(hù)作用。

2 雷害危險(xiǎn)點(diǎn)事故分析及計(jì)算

2.1 桿塔接地電阻高于正常水平

由于待研究地區(qū)多山地以及巖石，地形情況較為復(fù)雜，當(dāng)?shù)氐耐寥离娮杪瘦^高，因此導(dǎo)致桿塔接地電阻的電阻值較高，較高的電阻值會(huì)直接影響到桿塔的耐雷水平。從對(duì)該地區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研可以得知，當(dāng)?shù)仄毡榇嬖诘默F(xiàn)象就是接地電阻以及土壤電阻率均偏高。

線路發(fā)生反擊事故最為主要和深層次的原因就是桿塔的接地電阻偏高。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)117座桿塔進(jìn)行接地電阻測(cè)量，可以發(fā)現(xiàn)一共有35座桿塔存在著接地電阻水平不合格的現(xiàn)象。發(fā)生雷擊的桿塔，大約有三分之一的桿塔出現(xiàn)過(guò)接地電阻超越其額定值的現(xiàn)象。

2.2 雷電易擊段缺乏有效防雷措施

桿塔塔頂是易遭受雷電擊中部分，這個(gè)部分的防雷一般比較薄弱，雖然在有的區(qū)域安裝了可控的避雷針，但是這些方法不夠可靠，不能完全解決桿塔遭遇雷擊的問(wèn)題。當(dāng)桿塔上發(fā)生雷擊事故時(shí)，往往會(huì)造成比較嚴(yán)重的絕緣子損壞事故，通過(guò)對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)常遭受雷擊的區(qū)域，線路“易擊段”主要是受當(dāng)?shù)貜?fù)雜的地形地貌所影響的，比如特殊的地理結(jié)構(gòu)，大角度傾斜的山坡，在這些區(qū)域絕緣子一般會(huì)遭受雷擊而損壞。

2.3 避雷線保護(hù)角設(shè)置過(guò)大

通過(guò)對(duì)某110kV線路的避雷線進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，其避雷線保護(hù)角存在過(guò)大的現(xiàn)象。根據(jù)我國(guó)避雷線保護(hù)角的相關(guān)規(guī)定和要求可知，在山區(qū)或者是地形較為復(fù)雜的大跨越區(qū)，110kV輸電線桿塔上的避雷線對(duì)于周邊導(dǎo)線的保護(hù)角一般情況下要保持在15°以內(nèi)，結(jié)合該地區(qū)特點(diǎn)，有的地區(qū)保護(hù)角須要設(shè)置的更小，有的甚至要求有負(fù)的保護(hù)角。

該110kV輸電線路由于地處山區(qū)，存在著較為特殊的地形因素，由此決定了線路的特點(diǎn)就是大檔距以及大的高度差，避雷線的保護(hù)角過(guò)大，導(dǎo)致相應(yīng)的屏蔽效果降低，從而增加了雷擊線路發(fā)生的概率。在雷雨天氣中，即使發(fā)生較小的雷電電流穿過(guò)屏蔽系統(tǒng)，也會(huì)在相關(guān)的區(qū)域形成較大的雷暴地帶，導(dǎo)致各種雷擊事故的發(fā)生。

這種保護(hù)角偏大的避雷線有一定的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在著一定的缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠保證桿塔截獲比較強(qiáng)的雷擊，可以使得線路避免繞擊跳閘事故，但是面對(duì)弱雷時(shí)，其缺陷就暴露出來(lái)了，主要表現(xiàn)為弱雷能夠穿擊相應(yīng)的防護(hù)而直接繞擊到線路上來(lái)。

對(duì)于110kV的輸電線路來(lái)說(shuō)，在防止繞擊雷方面，雙避雷線具有更好的預(yù)防效果，它能夠更好地防止繞擊雷的發(fā)生，并且當(dāng)保護(hù)角越小時(shí)，相應(yīng)的保護(hù)效果就會(huì)越好。

3 雷電易擊段有效防雷措施

3.1 在敏感區(qū)加強(qiáng)絕緣水平

根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在海拔高于1000m的地區(qū)，110kV輸電線路絕緣子的片數(shù)應(yīng)該至少為7片，在特殊情況下最好選擇為8片。通過(guò)對(duì)該110kV輸電線路進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，大部分的絕緣子都是7片。除此之外，對(duì)于大跨越高檔距的區(qū)域超過(guò)40m的桿塔，每增高1m，就應(yīng)該增加1片絕緣子。

該地區(qū)110kV輸電線路大多采用的是瓷絕緣子，這種絕緣子的耐雷水平不如玻璃絕緣子，通過(guò)將瓷絕緣子換成玻璃絕緣子可以有效提高桿塔的絕緣水平和耐雷水平，從而使閃絡(luò)事故得到有效抑制。

3.2 在易擊點(diǎn)安裝線路避雷器

提高110kV輸電線路絕緣水平的另外一個(gè)有效方法就是要在易擊點(diǎn)安裝線路避雷器，其主要目的是將絕緣子串與避雷器并聯(lián)，從而提高線路在面對(duì)雷擊事故時(shí)的防反擊和防繞擊的能力，通過(guò)在一些重要節(jié)點(diǎn)安裝避雷器來(lái)降低雷擊跳閘率。在避雷器的安裝方面，應(yīng)選擇性能較好的避雷器，比如金屬氧化物避雷器（MOA）。這種避雷器具有保護(hù)特性好、通流容量大、動(dòng)作反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，用于在無(wú)架空110kV線路上進(jìn)行安裝，具有良好的應(yīng)用效果。

3.3 避雷線采用零保護(hù)角

對(duì)該110kV輸電線路，在防止繞擊雷方面，通過(guò)降低避雷線的保護(hù)角，可以起到很好的防繞擊效果。對(duì)于該條線路，在全線路段架設(shè)了雙避雷線，通過(guò)對(duì)110kV輸電線路進(jìn)行調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)某些線路段的保護(hù)角過(guò)大，某些地區(qū)保護(hù)角已經(jīng)達(dá)到了50°，嚴(yán)重超過(guò)了國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，導(dǎo)致其防雷效果特性變差。因此，通過(guò)對(duì)該地區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，對(duì)于保護(hù)角較大的地區(qū)，采用零保護(hù)角能夠起到很好的防雷效果。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雷擊事故是造成110kV架空輸電線路跳閘的主要原因，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們的日常生活用電造成了嚴(yán)重的影響。因此，在110kV架空輸電線路施工中，要結(jié)合線路的實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)防雷施工方案，采取有效的防雷措施進(jìn)行施工，從而確保輸電線路的正常防雷性能，避免輸電線路雷擊故障的發(fā)生，保障輸電線路的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]林華.110kV架空輸電線路綜合防雷措施[J].農(nóng)村電氣化.2014（08）.

[2]朱國(guó)寶.基于110kV丘陵架空線路的防雷措施研究[J].電工文摘.2014（04）.