110kV輸電線路的防雷技術分析

110 kV輸電線路的防雷技術分析

陳長紅

(江蘇省電力公司大豐市供電公司，江蘇 鹽城 224100)

摘要：電能的發明及應用帶動了世界第三次科技革命，使人們傳統的生產和生活方式發生了徹底的改變，同時推動了社會的高速發展。在將發電站發出的電傳遞到千家萬戶的過程中，輸電線路是必不可少的介質。由于輸電線路很大一部分是暴露在室外的，因此會受到自然環境如風吹、日曬、雨淋、雷擊等因素的干擾，在眾多影響因素中，雷擊對輸電線路的安全性影響較大，因此需加強對輸電線路防雷技術的研究。現對110 kV輸電線路的防雷技術進行分析和探討。

關鍵詞：輸電線路；防雷；雷擊；危害

收稿日期:2015-04-30

作者簡介：陳長紅(1980—)，男，湖北漢川人，電力工程師，從事輸電線路運檢工作。

0引言

隨著我國科學技術的發展進步，各種先進的電力設施被應用到國內電力行業中，提升了電網配置的性能。目前，我國電力設施在短期低壓供電領域的安全性能比較穩定，輸電線路具有有效的防護，然而在高壓如110 kV輸電線路的運行過程中仍存在較多缺陷。由于在高壓輸電線路運行過程中，雷擊是影響其性能的重要因素，因此本文將重點對110 kV輸電線路的防雷技術進行分析。

1雷擊對110 kV輸電線路的主要危害

在全球工業發展過程中，受自然資源過度開采、污染物及溫室氣體排放超標等因素影響，世界各地的環境受到了嚴重破壞，氣候變得反復無常，全球氣溫變暖、暴雨雷電天氣頻發。這種惡劣的氣候環境對輸電線路的危害非常大，嚴重影響著輸電線路的安全穩定運行，對于大面積分布于城鄉及邊遠地區的110 kV高壓輸電線路也是如此。首先，當輸電線路受到雷擊時會出現短路或絕緣子閃絡現象，導致線路跳閘，供電過程中斷，無法完成供電任務。其次，由于110 kV高壓輸電線路是依據用電區域的地理環境進行架空設計的，當用電區域雷擊現象頻繁時，在該區域設置防雷設施時就需克服很多經濟成本及架設技術方面的難題。此外，在對一些位置偏遠的山區用戶進行供電時，由于交通不便，線路工作人員對該區域供電線路展開檢查維護工作非常困難，而這些區域受雷擊的頻率很大，因此雷擊會對該區域的輸電線路造成更大的破壞，甚至會危害周圍群眾的人身安全。

2雷擊跳閘危害頻發的原因

為加強對110 kV輸電線路的雷擊防護，需首先弄清楚雷擊危害頻發的原因，從中找到現有防雷設施的不足之處，從而實施更有效的防雷措施。

下面就雷擊主要危害——線路跳閘現象頻發的原因進行探討：(1) 桿塔接地電阻阻值過高是輸電線路受雷擊后發生跳閘的最主要原因。有統計數據顯示，我國境內的輸電線路30%以上的雷擊跳閘事故是由桿塔接地電阻阻值過大造成的。(2) 避雷設施不完善，僅采用單避雷線是導致輸電線路發生雷擊跳閘事故的第二大原因。特別是在邊遠山區受雷擊影響較重的區域，單避雷線設施無法有效地對輸電線路進行防護，導致雷擊跳閘事故頻發。(3) 輸電線路布局不合理。組立桿塔一側無耦合地線，另一側有耦合地線，導致輸電線路受雷擊后導線間發生耦合，開關跳閘。(4) 避雷裝置沒有在輸電線路上正確安裝，導致輸電線路受雷擊后不能得到有效的防護。(5) 防雷措施前期沒有經過正確的測量，導致實際防護與理論防護發生嚴重偏差。例如：當對桿塔接地電阻進行校正測量時，如使用的方法不對，導致測量值合適而實際值超標，那么即使防雷設施布置正確也無法有效地對輸電線路進行防護。

同時，輸電線路發生雷擊跳閘事故的頻率與輸電線路設計的位置有很大關系。如果輸電線路設立在孤立的山頭上，由于當地土壤電阻率過高、雷電天氣頻發，且桿塔受地勢約束分布間距大，相鄰線路無法進行協力防護，那么該區域發生雷擊跳閘事故的頻率就會很大。

3影響110 kV輸電線路防雷能力的因素

當桿塔受到雷擊后，雷電產生的電流一部分會傳遍桿塔整體后導入地面，另一部分會通過避雷線分流到其他桿塔上。由于自然雷雨天氣是人類無法阻止的，因此我們無法阻止輸電線路受到雷擊，可以做的只能是加強輸電線路的防雷能力。影響輸電線路防雷能力的因素主要有3個：第一是雷電流的強度，第二是桿塔接地電阻的阻值，第三是輸電線路絕緣子放電電壓。其中雷電流的強度大小是雷電自然特性，人類無法控制；絕緣子放電電壓是固定值，無法改變，因此，影響輸電線路防雷能力的可控因素主要為接地電阻的阻值。

4提高110 kV輸電線路防雷能力的措施

一般情況下，減小接地電阻可以提高輸電線路的防雷能力，但對于地形復雜的區域，該方法很難具體實施，需研究其他防雷措施的可行性。

4.1安裝基于鉗電位防護原理的避雷器

為加強輸電線路的雷擊防護能力，可以在輸電線路上安裝避雷器。因為避雷器可以將雷擊電流分流到輸電線及避雷線上，這樣輸電線及避雷線會受電磁作用的影響發生耦合，導致輸電線電位迅速升高，從而使絕緣子串間的Δφ高于桿塔頂端和輸電線間絕緣子串間的Δφ，絕緣子會因電位低于閃絡電壓而無法發生閃絡。

4.2將不平衡絕緣法應用到防雷措施中

由于110 kV輸電線路經常使用雙回路架設的方法，因此普通的防雷措施難以起到有效的防護作用。為了解決該問題，防雷專家研究出了不平衡絕緣的防雷方法。其充分利用耦合地線的導流優勢，提高高壓線路的防雷效果。具體原理為在110 kV輸電線路中無規律地串聯絕緣子片，當輸電線路受到雷擊后，絕緣子片閃絡現象會在擁有絕緣子片數目少的位置發生。此時，由于110 kV輸電線路與大地間有地線相連接，部分雷電流會通過地線傳播至大地，從而降低雷擊造成的高電位，削弱瞬間雷擊對輸電線路的影響。

4.3在關鍵區域建立大型引雷塔

實際調研數據顯示，在110 kV輸電線路分布集中的區域受雷電襲擊的次數最多，危害最大。因此，為了對該區域的輸電設施進行更有效的防護，電力部門可以在普通防護措施的基礎上，在該關鍵區域建立大型引雷塔，利用其將雷電吸引過來，并將雷電產生的強電流導入大地，從而減小雷電襲擊輸電線路的可能性。

4.4使用先進的多功能避雷針

為了提高防雷設施的防雷能力，近年來，防雷專家研發了多種功能全面的避雷針。這些先進的避雷針具有可控性、防繞擊、多方位的特點，而且其在設計上充分使用了“迎面先導”的導電原理，基于避雷針短小的特點，使其主要對雷擊的補位電流進行消釋。為了保障使用性能，必須滿足兩方面的附屬條件：(1) 必須具有較小的保護角；(2) 其針尖附近的電場強度不能過高。當這兩方面條件完全具備時，這種先進的避雷針即可充分發揮其在迅速導電方面的優勢，提高防雷設施的防雷能力。

5結語

由于我國國土面積大，用電區域較為分散，因此，在對偏遠地區進行供電時，110 kV輸電線路會很長，且在特定區域內會較為集中，一旦該線路受到雷擊破壞，電力部門很難對其進行及時、有效的維護，這就嚴重影響了人們的生產和生活。近年來，世界各地的天氣變得越來越異常，暴雨雷電天氣頻發，這種惡劣的氣候環境對輸電線路的危害越來越大，尤其是對于110 kV高壓輸電線路。因此，應根據我國輸電線路的分布特點，因地制宜地選取最優防雷方法，保障110 kV輸電線路運行的穩定性及安全性。

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