110kV輸電線路防雷與接地電阻的設計研究

王恒康 趙宇欣

摘 要：110kV輸電線路在整個電力系統運行中占有著重要地位，其桿塔接地層面的防雷能力直接關系著電力運行的穩定性和安全性，防雷設計是110kV輸電線路設計施工的重要內容，防雷在其運行管理中占據關鍵地位。本文將以110kV輸電線路防雷的必要性分析為切入點，總結雷擊事故發生的原因，并找尋避雷設計的思路，探討110kV輸電線路防雷技術及防雷的有效措施，旨在于110kV輸電線路安全運行過程中發揮出重要作用。

關鍵詞：110kV 輸電線路 防雷 接地電阻

中圖分類號：TM86 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（a）-0025-02

1 110kV輸電線路防雷的必要性分析

110kV輸電線路在電力資源運行中發揮中關鍵作用，其中包括電能轉化、區域性電能輸送等，因此電能使用者對輸電線路的關注焦點集中在輸電的可靠性、安全性以及輸配電能的穩定性上，電網工作人員應積極處理或及時排除威脅110kV輸電線路穩定運行的影響因素，有資料統計顯示分析發現，在眾多不利因素中雷擊跳閘危害程度最大，也和很多其他因素緊密相關，在目前電力行業技術發展背景下，110kV輸電線路的安全運行及性能發揮仍常受自然環境制約，由于電網寬而廣，線路難免遭受雷擊損害，也有較多選址處于雷擊事故高發地，常發生線路部件燒毀、損壞等現象，進而發生跳閘，因此總的來說使用并發展110kV輸電線路防雷有著極強的必要性。

2 探討雷擊事故發生原因

2.1 雷電反擊事故

當雷電襲擊線路桿塔后會發生雷電反擊傷害，這一狀況發生主要和電阻、桿塔所處地形等因素有關，110kV輸電線路覆蓋面廣，其中尤其是山區環境難以避免要在復雜條件下搭建桿塔，接地條件、施工條件及土壤選擇等多個方面都存在一定的局限性，這也同時造就了雷擊事故常發生的外在環境，譬如河流、山谷、山溝等地域，輸電線路跨越度大，就成為了雷電襲擊的密集地。所謂雷電反擊指的是輸電線路桿塔塔頂電位超出線路絕緣能力的一半以上，這時絕緣子將接受擊穿性放電，這一現象是雷擊事故發生的主要機理，其中雷擊后電流大小和相鄰檔距、桿塔電感等因素有著緊密關聯。

2.2 雷電繞擊

當前我國很多地區110kV輸電線路已經實現了全線段雷電保護，使雷擊事件發生率有減少，但一些復雜地形條件下仍不可避免出現雷電損害現象，其中包含雷電繞擊事故，這種狀況發生的影響因素有地勢、單線避雷針選擇等，山頂、峽谷谷口、山谷暴風走向線路及桿塔，這些特殊地域常發生避雷保護失效情況，多發生雷電繞擊事故。

除以上常見的兩種雷擊機理外，雷電導致輸電線路故障跳閘的原因還有接地電阻選址、線路設計規劃、線路避雷器、耦合地線等條件因素影響。

3 避雷設計思路

以110kV輸電線路遭受雷擊原因和雷電事故發生的機理為基礎，要想盡可能降低雷擊事件發生率，必須依賴于先進的線路防雷技術與有效防雷處理措施。避雷及接地電阻設計思路、原則主要體現在以下幾方面。

（1）盡量提升輸電線路桿塔接地電阻輸電線路雷擊保護能力和線路桿塔接地電阻數值有直接關系，有線路耐雷擊對比表資料顯示，當工頻接地電阻值為8Ω、相應沖擊接地電阻值為6Ω，雷擊桿塔時耐雷水平為56.81kA；依次隨著工頻接地電阻值的增加，當其為120Ω、相應沖擊接地電阻值為90Ω，雷擊桿塔時耐雷水平為9.08kA，可知接地電阻越高，耐雷擊水平就會降低，數據顯示若110kV輸電線路桿塔接地電阻增幅為80%，其耐雷水平跟著將降低130%。我國目前一些地區線路桿塔所處位置接地電阻值高，因此防雷效果不理想。（2）避雷線路數量接地電阻相同的狀況下，保護線路不同會得到不同的防雷效果，雙避雷線模式的出現為110kV輸電線路施工提供了增加避雷效果的選擇。（3）線路避雷器雷擊桿塔頂若線路上安裝了避雷器，這一裝置雷擊后產生作用，將電流分向避雷線兩端，如此可保護桿塔，盡可能降低雷擊的損害程度。

4 110kV輸電線路防雷技術及措施

4.1 110kV輸電線路防雷技術

（1）接地電阻設計由于110kV輸電線路覆蓋面廣，為降低其施工成本，接地電阻方面施工隊伍工作人員可盡可能降低桿塔接地電阻的存量，這樣既節約成本，也能達到較好的避雷效果。桿塔周圍接地電阻降低，雷擊桿塔頂后電位上升幅度不會太大，因此輸電線路絕緣子就能保護，使其避免發生損壞現象，提升了輸電線路耐雷擊水平，進而大大降低雷擊跳閘事件的發生。另外線路設計、施工及維護過程中，電網技術人員可根據土壤實際情況，指導調節接地電極深度和大小，來盡可能降低土壤天然電阻率，常見方法有改變接地體角度、降阻劑選擇合理、接地模塊使用等，尤其是山區環境更應注意線路搭設、規劃路線等，從設計上就開始源頭性地減少線路維護成本，降低雷擊事故發生率。（2）雙避雷線同負保護角的設計110kV輸電線路防止雷擊的重要手段還有設計施工時選擇雙避雷線，應用這一模式需要注意的技術要點包含以下幾點：避雷線和導線之間的距離要提前就地預估測量并做好合理設計，盡可能拉遠這兩者間的水平距，保護角減小，地線和導線之間存在一定距離，通常情況下避雷線和導線實際距離是地線和導線距離的3～5倍；導線向內側轉移，負保護角處理辦法能避免基礎壓力、桿塔自重所帶來的負荷；規避或取消輸電走廊，更具條件設置密集輸電線路，根據當前技術水平及預算成本則優方案。

4.2 110kV輸電線路關鍵的防雷措施

（1）保證設計數據及方法的準確性，盡可能降低桿塔接地電阻設計前對輸電線路所到地域實施實地測量，多方式、多次數測量，從源頭降低設計誤差和不良設計方案。除上文提到盡量降低接地電阻阻值率方法外，常用的方式還有使用降阻劑、填充降阻物質、地級深埋等。（2）設計布局輸電線路以保證其合理性合理的輸電線路分布應盡量避開雷擊高發地，良好處理“選擇性雷擊區”，規律雷擊集中特點有以下幾點參考：“雷暴走廊”，即峽谷順風口、河谷山區迎風口等；沼澤、湖泊、水庫等潮濕地區；當地土壤天然電阻率低，或分布不均因不連續地域，如石、土交界處，山、田交界處等。這些地方尤其需要注意線路的設計和雷擊的預防。（3）增加架空線里的耦合地線數量耦合地線在供電系統所起到的重要作用是降低線路反擊跳閘和雷電繞擊事件發生率，增加其數量能提升線路耐雷水平，減少跳閘的可能。（4）安裝可以控制的放電避雷針裝置，安上自動重合裝置減少雷電繞擊的主要方式之一即加大線路保護角，隨著科學的進步與發展，也可通過裝置設備來提升雷電防護能力；一些閃絡性跳閘事故可通過自動重合裝置來處理，以及時保證正常供電。（5）提升110kV輸電線路絕緣水平，施工驗收時重視絕緣子部件配置。除上述措施，還應注意線路驗收工作，行好后期維護工作。

5 結語

綜上所述，電力系統發生故障的主要原因是輸電線路故障，當前我國電力事業正在穩步發展，其中輸電線路特別是110kV輸電線路覆蓋面呈現出顯著發展勢態，雷電是常見的自然現象之一，它是影響輸電線路故障的主要因素，隨著110kV輸電線路面的拓寬，雷擊導致線路安全運行事故發生的概率也跟著提升，影響著社會、經濟雙效益的增長，因此作為電力行業工作人員應積極尋找降低雷擊跳閘事件發生率的有效措施，良好合理設計接地電阻，研究并應用可靠安全的防雷技術，以保證人們正常生產生活不受或少受影響。

參考文獻

[1] 仇煒.貴州110kV石平輸電線路綜合防雷研究[D].長沙理工大學，2010.

[2] 朱嘉欣.論110kV輸電線路防雷與接地電阻的設計[J].建材與裝飾，2016（27）：237-238.

[3] 譚湘海.輸電線路的防雷設計[D].湖南大學，2004.