110kV架空線路綜合防雷技術(shù)措施探討

林溢欣

摘要：110kV 線路是區(qū)域性電力資源分配的關(guān)鍵線路，多采用架空敷設(shè)的形式，一般傳輸距離遠(yuǎn)，沿途環(huán)境復(fù)雜，很容易受到外界因素的影響，尤其是雷擊頻發(fā)區(qū)域，可能導(dǎo)致電線擊穿或者閃絡(luò)放電的問題，應(yīng)該做好相應(yīng)的防雷工作。本文對 110kV 架空線路防雷的必要性進(jìn)行了分析，并就綜合防雷技術(shù)措施的應(yīng)用進(jìn)行了探討，希望能夠為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：110kV; 架空線路 ; 綜合防雷 ; 技術(shù)措施

1 架空線路雷擊過電壓原理分析

110 kV 架空線路常見雷擊過電壓主要包括感應(yīng)雷 過電壓和直擊雷過電壓。其中，感應(yīng)雷過電壓主要是 雷電集中架空線路周邊時，電磁感應(yīng)作用在導(dǎo)線上產(chǎn) 生的過電壓;直擊雷過電壓主要是雷電擊中線路桿塔 和導(dǎo)線時，導(dǎo)致的架空線路過電壓。根據(jù)實證研究可 知，感應(yīng)雷過電壓只會威脅小于35 kV以下的架空線路，直擊雷過電壓會嚴(yán)重危害架空線路的安全穩(wěn)定運行。 根據(jù)雷擊架空線路部位的不同，可將直擊雷過電壓分 為兩種情況。第一，雷電擊中線路避雷線或者桿塔時，雷電流利用雷擊點使該點對地電位上升，導(dǎo)致導(dǎo)線與 雷擊點之間存在電位差。當(dāng)該電位差大于線路絕緣水 平時，就會產(chǎn)生沖擊放電電壓，導(dǎo)致導(dǎo)線出現(xiàn)閃絡(luò)問題。 雷電流作用下，避雷線或者桿塔電位有效值顯著大于 導(dǎo)線，會產(chǎn)生反擊沖擊破壞。第二，雷擊架空線路時，雷擊繞組會直接作用于導(dǎo)線，使其產(chǎn)生過電壓情況。 反擊和繞擊的雷擊部位和原理差別較大。線路規(guī)劃運 維期間，需結(jié)合工程實際選擇不同的技術(shù)措施，以加 強(qiáng)線路防雷效果。

2 110kV 架空線路防雷的必要性

從線路方面考慮，110kV 架空線路是我國輸電網(wǎng)絡(luò)的重要組成部 分，是連接變電站與電力用戶之間的橋梁，其運行的可靠性直接關(guān)系 著用戶的用電質(zhì)量和用電體驗，保障了 110kV 線路的運行安全，才能 夠有效滿足工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人們?nèi)粘Ｉ畹男枨蟆?從雷擊方面分析，其對于電力系統(tǒng)產(chǎn)生的危害是極其嚴(yán)重的，一 是會在電網(wǎng)中產(chǎn)生巨大的沖擊電壓，從而導(dǎo)致設(shè)備絕緣層擊穿，產(chǎn)生 短路和放電現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至可能會引發(fā)爆炸;二是會導(dǎo)致設(shè)備元件 的損壞，從而引發(fā)閃絡(luò)、斷電等事故，影響人們的正常用電;三是雷 電流侵入到配電設(shè)備或者電器線路中，引發(fā)火災(zāi)，威脅人們的生命財 產(chǎn)安全;四是在雷擊作用下，靜電流的電磁感應(yīng)會引發(fā)交變電磁場，導(dǎo)致電氣設(shè)備局部發(fā)熱，造成設(shè)備燒毀甚至引發(fā)火災(zāi)。 從環(huán)境方面分析，110kV 架空線路經(jīng)常會經(jīng)過一些交通條件差，自然環(huán)境惡劣的山區(qū)和丘陵地帶，而這些地區(qū)屬于雷擊事故的多發(fā)區(qū) 域，加上線路巡檢難度較大，使得存在于線路中的安全隱患無法得到 及時有效處理，導(dǎo)致了風(fēng)險的進(jìn)一步增大。因此，做好 10kV 架空線 路的綜合防雷工作，是非常必要的 [1]。

3 防雷指標(biāo)和常用保護(hù)裝置

3.1 防雷指標(biāo)

輸電線路防雷性能衡量指標(biāo)包括雷擊跳閘率和耐 雷水平。其中，耐雷水平是線路雷擊傷害時所能承受 的的雷電幅值。為確保電網(wǎng)安全運行，土壤電阻率較 低地區(qū)的地線耐雷水平在 125 kV 左右，大跨越檔的地 線耐雷水平也在 125 kV 左右。雷擊跳閘率是線路雷擊 所致跳閘次數(shù)。

3.2 常用的防雷保護(hù)裝置

由于雷電放電期間產(chǎn)生的雷電幅值較高，若缺乏 有效保護(hù)措施，將極大影響電力設(shè)備的絕緣性能。當(dāng) 前較常用的線路防雷保護(hù)裝置包括避雷器和接地裝置。 避雷器保護(hù)裝置主要安裝在變電站和發(fā)電廠電氣設(shè)備 周邊，保護(hù)電力設(shè)備和輸電線路，雷電入侵時能夠先 行放電，限制傳輸至電力設(shè)備上的過電壓幅值。接地 保護(hù)裝置主要是指埋設(shè)在地下的導(dǎo)體，可有效減少避 雷器與大地之間的電阻值，進(jìn)而減少雷擊傷害時的過 電壓幅值。

4 110 kV 架空線路綜合防雷技術(shù)

4.1 提升架空線路絕緣水平

按照相關(guān)規(guī)定，地區(qū)海拔低于 1 km，架空線路懸 垂絕緣子串中的絕緣子數(shù)量為 8 片。若全線高度大于 38 m 且屬于大跨越檔距的線路，則需按照高度增加絕 緣子。為降低架空線路雷擊傷害，需在路線易受雷電 侵害的部位配置絕緣子。對于多次遭受雷擊傷害的桿 塔，則需適當(dāng)增加絕緣子數(shù)量，以顯著提升架空線路 絕緣能力。此外，按照工程實際情況適當(dāng)增加耐張桿 塔絕緣子數(shù)量。若線路布設(shè)在山頂，則應(yīng)增加 2 片絕 緣子，以提高桿塔耐雷水平，提升線路運行安全性。

4.2 設(shè)置引雷塔

在線路集中部位和雷擊事故率較高的部位設(shè)置引 雷塔，并將其作為綜合防雷措施的核心構(gòu)件。引雷塔 應(yīng)用原理為引雷消雷擊，可通過塔頂放電避雷針將強(qiáng) 雷電所產(chǎn)生的電流向下釋放，并使用消雷裝置將雷電 流釋放到地面，可確保 110 kV 電流輸電線路的安全。

4.3 優(yōu)化改善接地裝置

維護(hù)架空線路期間，應(yīng)注重優(yōu)化改善接地裝置，以顯著降低雷擊跳閘率，尤其是環(huán)境惡劣地區(qū)。優(yōu)化 改善接地裝置的措施主要包括兩種。第一，降低接地 電阻。利用水平外延接地裝置減少桿塔接地電阻，全 面提高架空線路防雷水平。對于高土壤電阻率地區(qū)，則應(yīng)垂直布設(shè)接地極，以改善表面干燥土壤接地不良 問題。對于水泥桿塔線路，需在距離桿塔 4 m 處布設(shè) 垂直接地極。第二，增加耦合系數(shù)。按照雷擊閃絡(luò)反 擊原理，可通過接地電阻和增加耦合系數(shù)等方式提高 線路耐雷水平。為增加耦合系數(shù)，可使用增加耦合地 線和布設(shè)架空地線等方式。然而在雷擊傷害期間存在 穩(wěn)態(tài)電磁感應(yīng)和暫態(tài)行波過程，所以需使用桿塔接地 射線方式改善接地裝置分布情況，以增加耦合系數(shù)。

4.4 減小線路保護(hù)角

為降低架空路線繞擊跳閘率，可采用減少保護(hù)角 的方式。對于運行線路，減小保護(hù)角處理措施的可行 性較差，尤其是位于山區(qū)的線路桿塔，在處理期間會 受到塔頭結(jié)構(gòu)設(shè)計等影響，無法全面降低保護(hù)角。此外，采用減少保護(hù)角處理措施還會增大經(jīng)濟(jì)投資。因此，工程施工期間需合理選擇線路保護(hù)角，以確保線路運 行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

4.5 架設(shè)避雷線和避雷器

輸電線路中架設(shè)避雷線可起到防雷保護(hù)作用。避 雷線可避免雷直擊導(dǎo)線，且具有一定分流作用，有效 降低桿塔雷電流和塔頂電位。對導(dǎo)線進(jìn)行耦合處理后 能降低線路絕緣子電壓，還可降低導(dǎo)線感應(yīng)過電壓。 通常線路電壓越高，使用避雷線的效果越顯著，且避 雷線在線路工程造價中具有較高經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)架空線 路布設(shè)條件可知，110 kV 電壓等級輸電線路需全線架 設(shè)避雷線。此外，在 110 kV 電壓等級輸電線路中安裝 氧化鋅避雷器能顯著提升耐雷水平，減少線路反擊和 繞擊事故跳閘率。

5結(jié)語

對于 110 kV 線路，工程規(guī)劃設(shè)計初期需明確避雷 問題。根據(jù)工程實際情況合理選擇滿足施工要求的接 地網(wǎng)。設(shè)計避雷防護(hù)方案時，需全面考慮線路遭受雷 擊傷害后的活動情況，注重桿塔土壤電阻率和避雷設(shè) 計功能問題。設(shè)計避雷裝置時，應(yīng)深入調(diào)查和分析雷 電活動區(qū)域的地形特點，并聯(lián)合高壓送電線路的運行 實況，以有效減少雷電對線路造成的影響，全面提升 線路耐雷水平，確保線路安全穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)

[1] 許家歡 . 配網(wǎng) 10kV 架空線路綜合防雷技術(shù)探討 [J]. 企業(yè)技術(shù)開 發(fā) ，2015，34（36）：108，110.