110 kV輸電線路綜合防雷技術(shù)措施探討

摘 要：110 kV輸電線路在區(qū)域性電力資源分配和輸送中得到了廣泛應(yīng)用，在綜合性防雷技術(shù)保護(hù)之下，110 kV輸電線路通常具有一定的防雷特性，然而，因?yàn)檩旊娋€路所經(jīng)之處地勢條件較為復(fù)雜，且地面傾斜角度較大，因而雷擊事故發(fā)生率較高，并會(huì)導(dǎo)致閃絡(luò)放電、擊穿電線等問題。文章對110 kV輸電線路綜合防雷技術(shù)措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：110 kV；輸電線路；防雷技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU856 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）8-0101-01

在110 kV輸電線路運(yùn)行使用過程中，雷電是其可靠性和安全性的最關(guān)鍵影響因素。110 kV輸電線路防雷技術(shù)是一種復(fù)雜性、系統(tǒng)性的工程，其具體設(shè)計(jì)與施工應(yīng)與實(shí)際的地質(zhì)氣象、地形地貌等因素相互結(jié)合，在此基礎(chǔ)上充分借鑒其他相同地質(zhì)條件施工工程的成功經(jīng)驗(yàn)，對輸電線路的走向和防雷技術(shù)進(jìn)行綜合選擇。所以，根據(jù)110 kV輸電線路設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維護(hù)過程中潛在的雷擊風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析預(yù)測，對避雷設(shè)施進(jìn)行選擇，通過減小線路保護(hù)角、降低桿塔接地電阻、提高輸電線路絕緣程度以及架設(shè)避雷線等措施，綜合改善110 kV輸電線路的防雷能力。

1 110 kV輸電線路應(yīng)用綜合防雷措施的必要性

隨著近年來全球范圍內(nèi)氣象條件的逐步惡化，各種雷電活動(dòng)發(fā)生率也在逐年提高，且總體雷電強(qiáng)度呈現(xiàn)出日漸增強(qiáng)的趨勢。雷電活動(dòng)會(huì)對整個(gè)110 kV輸電線路的日常使用產(chǎn)生較為嚴(yán)重的不良影響，進(jìn)而誘發(fā)導(dǎo)地線斷開、絕緣子閃絡(luò)等安全事故。另一方面，交通條件差、丘陵等地區(qū)的雷擊事故通常發(fā)生率較高，而這些部位的線路巡視和檢查難度又相對較大，進(jìn)而導(dǎo)致線路安全問題得不到及時(shí)有效的處理，使其風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)一步加大，甚至?xí)T發(fā)嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)安全隱患。同時(shí)，110 kV輸電線路通常為架空輸電線路的設(shè)計(jì)方式，其線路分布特征、架設(shè)原理和設(shè)計(jì)方法都會(huì)直接受到地理環(huán)境因素的影響，這就會(huì)進(jìn)一步加大輸電線路防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度，且其雷擊事故的發(fā)生率也明顯高于電力系統(tǒng)的其他位置。

2 常見110 kV輸電線路綜合防雷措施分析

第一，線路避雷器的設(shè)置。受到土壤電阻率、雷電活動(dòng)頻繁程度以及地形等外界因素的影響，110 kV輸電線路桿塔特別是孤立山頭位置的輸電線路桿塔架設(shè)過程中，雷擊事故發(fā)生率更高。對于上述部位的110 kV輸電線路通常選擇線路避雷器設(shè)置的方式實(shí)現(xiàn)綜合防雷目標(biāo)。在雷擊電流通過避雷線和導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線之間存在電磁感應(yīng)作用，其能夠以耦合分量形式存在于避雷線和導(dǎo)線上，這種情況下，避雷器的電流分量會(huì)明顯高于避雷線中分流出來的雷電流。受到分流耦合作用的影響，導(dǎo)線的電位也會(huì)大大提高，導(dǎo)線和桿塔頂之間的電位差會(huì)逐漸降低，并小于絕緣子串中的閃絡(luò)電壓，導(dǎo)致絕緣子無法產(chǎn)生閃絡(luò)現(xiàn)象。因此，線路避雷器的防雷作用十分顯著。

第二，耦合地線和架設(shè)保護(hù)裝置。耦合地線與架設(shè)保護(hù)裝置能夠共同構(gòu)成一個(gè)全方位的高頻保護(hù)通道，從而將雷擊電流完全導(dǎo)入地下。高頻電纜、濾波器、耦合電容器和線路阻波均為高頻保護(hù)通道的主要構(gòu)成部分。其中，線路阻波器主要由調(diào)諧元件、主線圈和保護(hù)元件等幾部分并聯(lián)而成。調(diào)諧元件是線路阻波器的回路調(diào)諧設(shè)施，有助于提高電壓和電流的穩(wěn)定性，主線圈在電力線路中以串聯(lián)方式連接，利用工頻電流作為核心的電感設(shè)備，保護(hù)元件一般指的是避雷器，一旦線路發(fā)生雷擊事故，則阻波器能夠避免過電壓對設(shè)備和線路造成的損壞。耦合電容器通常位于工頻高壓交流電線路和高壓交流輸電線路中，具有保護(hù)、控制、載波等多種作用，其基本原理在于其作為一個(gè)電容器將電力線與濾波器串聯(lián)起來，從而傳遞電力網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。濾波器主要由調(diào)諧元件、接地閘刀、避雷器和排流線圈等幾個(gè)部分構(gòu)成，再將其接入電力線載波機(jī)和收發(fā)信機(jī)等高頻電纜系統(tǒng)中，并與耦合電容器相互協(xié)調(diào)，以匹配高頻電纜和電力線路中的阻抗。一旦110 kV輸電線路高頻保護(hù)通道出現(xiàn)運(yùn)行障礙且發(fā)生雷擊事故，則可利用這一途徑判斷和分析故障誘發(fā)原因。若載波機(jī)發(fā)出收信警告或是導(dǎo)頻警告，則應(yīng)立即全面檢查載波機(jī)，排除其自身故障，后檢查高頻保護(hù)通道。然而，在全面檢查高頻保護(hù)通道之前，需要全面調(diào)查110 kV輸電線路近期有無雷雨割接和改道處理等因素影響，從而最大限度縮小故障排查范圍，最后通過選頻表測量高頻通道各點(diǎn)的電平，從而準(zhǔn)確劃定故障的影響范圍和基本性質(zhì)，縮小故障排查范圍。還可由中間高頻保護(hù)通道部位起，全面檢查通道中載波機(jī)的全部導(dǎo)頻電平情況，后檢查線路阻波器、耦合電容、濾波器以及電纜等設(shè)備。

3 110 kV輸電線路綜合防雷措施的應(yīng)用

第一，通過不平衡絕緣手段實(shí)施防雷處理。在高壓輸電線路，特別是超高壓輸電線路中，同桿架設(shè)的雙回路線路現(xiàn)象會(huì)逐步加強(qiáng)。在進(jìn)行這種110 kV輸電線路防雷處理時(shí)，常規(guī)綜合防雷技術(shù)達(dá)不到應(yīng)有的效果，因此，可通過不平衡絕緣措施實(shí)現(xiàn)雙回路雷擊事故發(fā)生率的逐步降低，為110 kV輸電線路的連續(xù)運(yùn)行提供可靠保證。通過不平衡絕緣措施將絕緣子片串接入110 kV輸電線路中，并實(shí)施差異化布局，保證絕緣子片數(shù)量較少的位置首先出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，此時(shí)，閃絡(luò)后導(dǎo)線會(huì)轉(zhuǎn)化為地線，保證該導(dǎo)線能夠與其他導(dǎo)線相互耦合，進(jìn)而保證輸電線路的持續(xù)運(yùn)行，增強(qiáng)110 kV輸電線路的防雷能力。

第二，將引雷塔設(shè)置在線路集中部位。對于雷擊事故發(fā)生率較高的位置，或是輸電線路較為密集的位置，應(yīng)建立和應(yīng)用引雷塔，將此作為綜合防雷措施的核心構(gòu)件。引雷塔是一種以“引雷消雷”原理為基礎(chǔ)的綜合防雷技術(shù)，能夠利用塔頂?shù)姆烹姳芾揍槪瑢?qiáng)雷電作用所產(chǎn)生的電流向下釋放，也就是在產(chǎn)生強(qiáng)雷電影響前利用消雷裝置將雷擊電流釋放到大地，以保護(hù)110 kV輸電線路的安全，使其能夠持續(xù)運(yùn)行。

第三，安裝防繞擊可控型避雷針和水平橫針。防繞擊水平橫針指的是一種以“迎面先導(dǎo)”原理為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)用的防雷設(shè)施，其橫擔(dān)短針地線長度較小，因而無法吸引和釋放雷擊部位以外的電流。一方面要降低保護(hù)角，另一方面由于臨界電離場的針尖強(qiáng)度較小，因而橫針可以最快速度產(chǎn)生迎面先導(dǎo)，以迎接下行先導(dǎo)，在桿塔頂直接分散雷擊電流，避免直擊相導(dǎo)線遭受雷擊事故影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 代金.66 kV輸電線路綜合防雷技術(shù)研究[J].科技傳播，2011，（2）.

[2] 林志干.110 kV輸電線路防雷技術(shù)研究[J].科技向?qū)В?013，（6）.

[3] 周朝堅(jiān).基于110 kV輸電線路在防雷中的研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2011，（34）.

[4] 周立云.110 kV架空線路綜合防雷技術(shù)措施探討[J].電氣時(shí)代，2012，（12）.

[5] 杜培文.110 kV輸電線路綜合防雷措施研究[J].硅谷，2010，（1）.

[6] 張志強(qiáng).110 kV輸電線路綜合防雷技術(shù)措施探討[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013，（1）.

[7] 左來明，張凌云.高壓輸電線路綜合防雷技術(shù)研究[J].東北電力技術(shù)，2007，（2）.