110kV輸電線路防雷設計初探

曹天齊

摘要：近年來，隨著電力工業的快速發展，輸電線路，尤其是110kV輸電線路的架設規模越來越大，而110kV輸電線路在運行過程中發生的雷擊事故也逐漸加大，據統計在110kV輸電線路跳閘事故中，有70%是由于輸電線路受到雷擊，這不僅對電力系統的穩定運行造成影響，還會影響到用戶的安全用電，甚至會引起電力火災事故，對電力企業造成巨大的經濟損失。本文主要分析探討了110kV輸電線路防雷設計情況，以供參閱。

關鍵詞：110kV輸電線路;防雷設計

在輸電線路的運行當中，其雷擊跳閘一直是一個重要的問題。一旦發生雷擊事件，就會導致大范圍的斷電現象，從而嚴重影響著配電系統的平穩運行。據統計，在輸電線路的全部跳閘事故中，雷害事故占有1/3以上的比例。當電力線路遭受雷擊后，電力線路中將會流過雷電流，雷電流最后導入大地;即使電力線路未遭受到雷擊，一旦雷擊出現，輸電線路上的感應電荷將會朝著導線的兩邊流動，進而入侵變電站，對電力設備造成破壞。由此可見，研究合理有效的輸電線路防雷保護措施具有重要的現實意義。

1 110kV架空輸電線中設計防雷的必要性

110kV較多應用在一些區域性的電能輸配送工作當中，并且在此項工作中處于絕對的核心地位，因此其在日常實踐運行過程中的穩定與可靠性將直接影響著電力系統的正常運行。針對各類有可能會導致110kV輸電線路不能夠良好運行的負面因素，應當對其予以及時性的排除。有相關統計資料表明：110kV輸電線路在遭受雷電襲擊后所引發的跳閘反應，嚴重危害電網的安全穩定運行。110kV輸電線路大多位于一些空曠的山地環境，由于自然環境惡劣，在目前的技術條件下，有效的防雷措施對110kV輸電線路的穩定運行具有重要的意義。山區環境的110kV輸電線路由于線路間的間隔距離相對較大，若處于雷擊事故的高發區域，那么雷擊情況便很有可能會導致110kV輸電線路的絕緣子串部件遭受損毀，進而導致整體110kV輸電線路出現線路跳閘停電事故。

2 110kV輸電線路防雷設計

2.1輸電線路里需架設避雷線

避雷線又被稱作架空地線，架設于桿塔頂端，數量為一到兩根，用于防雷。通常在雷電擊中輸電線路時，在輸電線路上會產生遠超于線路額定電壓的過電壓，有時會高達幾百萬伏。在超出線路絕緣子串的抗電強度時，就會引發線路跳閘的問題，產生停電現象。運用避雷線則能夠有效保護輸電線路，使雷電擊落在避雷線處，再通過桿塔上的金屬部分和埋在地下的接地設施，引導雷電流向大地。通常來講，輸電線路電壓越高，避雷線的保護效果越好，所以在110kV及以上電壓等級的輸電線路應當全線設置避雷線。避雷線應當在所有桿塔的地基處接地，由于在使用雙避雷線的超高壓輸電線路方面，正常輸送電流則會在兩根避雷線之間構成閉合回路，形成功率損耗。因此為了減少損耗，一定要將避雷線采用絕緣子小間隙接地，運行時避雷線對地絕緣，雷擊時間隙擊穿，避雷線接地。并且，避雷線的保護效果還和它與下方的導線所形成的角度相關。通常110kV的輸電線路，單避雷線時的保護角處在25°左右，雙避雷線時的保護角處在10°左右。在架有兩根避雷線的狀況下較易獲得較小的保護角，線路運轉時的雷擊跳閘問題也相對更小。因此在近年的建設當中，對于110kV和以上的輸電線路，大部分使用雙避雷線。

2.2合理的選擇輸電線路路徑

對110kV輸電線路進行防雷設計時，首先要盡可能將輸電線路架設在雷擊事故發生率比較小的區域，從而對雷擊事故發生的可能性進行控制，為輸電線路的穩定運行提供保障，從某種意義上講，110kV輸電線路路徑的合理選擇是線路防雷設計的基礎和前提。當110kV輸電線路必須通過雷擊區域時，設計人員要認真分析雷擊區域發生雷擊的分布規律，從而選擇合理的線路路徑。如果110kV輸電線路處于山坡、稻田的交叉處、巖石結構與土壤的交叉處、地質斷層位置時，由于這些區域的土壤電阻率比較小，就容易發生雷擊事故，因此，要盡量避免將110kV輸電線路設置在這些位置。一般情況下，要將輸電線路桿塔裝置設置在土層結構性分布比較好、周圍植被分布較好、土壤電阻率差異性比較小的區域，這些區域雷電經常作用在山頂位置，能極大的避免110kV輸電線路雷擊事故的發生。

2.3強化線路絕緣水平

在110kV輸電線路的設計工作中，對于線路的絕緣水平與耐雷水平而言此兩者大多表現出的是一種正相關的關系。由此方面而言，為了保證在實際運用過程當中110kV輸電線路能夠具備適宜的絕緣水平，最主要的方式即為對輸電線路零值絕緣子部件采取科學化的監測工作，在這一過程當中實現線路整體耐雷水平的有效提升。更加重要的一個方面是，在110kV輸電線路設計時，應就不同絕緣子部件的實際性能、相應的防雷參數和運行狀況采取合理化的分析。由于鋼化玻璃絕緣子具備不易老化、零值自爆和耐電弧等多個方面的特點，推薦將鋼化玻璃絕緣子作為110kV輸電線路的首選材料。

2.4恰當設計架空線中耦合地線的數量，控制好放電間隙

耦合地線不具備預防雷電繞擊率的作用，然而，其可以起到減少線路反擊跳閘事件發生的作用。一旦雷電襲擊桿塔，耦合地線可以增強輸電線路的抗雷擊性能，從而達到減小反擊跳閘率的效果。耦合地線通常適用于無法大幅減小接地電阻的輸電線路之中，其除了可以強化地線與導線之間的耦合效果外，還可以有效的減小桿塔的分流指。一旦雷電襲擊塔頂，導線上的感應電壓便會上升，同時降低絕緣子串上的沖擊電壓。因為桿塔弧垂與地之間的間距、桿塔強度和桿塔結構等均會對耦合地線造成一定程度的影響，所以，在設置架空線中耦合地線的過程中，應對耦合地線和導線電氣距離的配合加以充分考慮，尤其是交叉跨越進的配合，此外，還必須校核好耦合地線的對地距離及桿塔強度，以保證施工的精準性及安全性。

3結束語

總而言之，110kV輸電線路在管理和檢修上非常重要，輸電線路有別于普通設施，其覆蓋范圍較廣，并且大多數在室外，只要有任何一點損壞，就會對系統造成影響，因此線路的檢修及管理成為了影響供電穩定性的主要環節。提高巡視、及時維修，必定可以有效防治雷電災害問題的發生，提升電網供電的可靠性。

參考文獻：

[1]張旺.110kV輸電線路防雷設計工作探索[J].大科技.2017（06）.

[2]黃振嘉.淺談110kV輸電線路的防雷設計[J].區域治理.2018（01）.

[3]劉耀兵.110kV輸電線路防雷設計探究實踐[J].建筑工程技術與設計.2016（07）.

（作者單位：天津市泰達工程設計有限公司）