110kV輸電線路防雷技術研究

曾惠敏（廣東電網河源連平供電局，廣東河源 517100）

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110kV輸電線路防雷技術研究

曾惠敏
（廣東電網河源連平供電局，廣東河源 517100）

【摘要】雷擊是導致輸電線路跳閘的主要因素之一，對電網的安全穩定運行造成了巨大威脅。線路防雷問題是一個綜合性的問題，要做好輸電線路的防雷，需要對雷害的規律進行研究，在采取針對性的防雷措施。本文對輸電線路的雷害特點展開研究，提出了具有適用性的防雷措施，對輸電線路的防雷整改具有重要的借鑒意義。

【關鍵詞】輸電線路 雷擊跳閘 耐雷水平 防雷

1 引言

高壓線路容易由于雷擊造成的跳閘事故，特別是在多雷、地形復雜、土壤電阻率高的地區，雷擊導致的事故更多。尋求有效的防雷技術是電力工作者的重點研究課題。

長期以來，為了提高輸電線路的耐雷水平，降低雷擊造成的跳閘次數，電力系統采取了大量的輸電線路防雷措施。在防雷措施中，要充分考慮到線路走廊的雷電活動特點、地形地貌的差異，用差異化防雷的原則進行防雷，提高經濟性和防雷效果。本文建立了雷電放電模型，結合影響線路耐雷水平因素，提出了幾點110kV輸電線路的綜合防雷措施。

2 雷電放電模型

雷擊是一種小概率事件，關于雷電特性的諸多因素需要大量的實測數據。建立雷電流等值計算模型對防雷設計非常重要。雷電實際上是雷云電荷向大地忽然釋放，從電源性質來看相當于電流源，可把它當做沿著固定波阻抗的雷電通道向地面傳播的過程，故建立下圖1所示的計算模型。

在雷電放點過程中，雷擊地面時流過電流i如下式。

式中，Z0為雷電通道波阻抗；ZC為導線的波阻抗；2i0為等值電流源電流。

3 線路耐雷水平影響因素

3.1 桿塔接地電阻

在土壤電阻率高的地區，桿塔接地電阻偏高，其耐雷水平低，反之耐雷水平則高。在不同接地電阻值下，某地區110kV輸電線路的耐雷水平如下表1所示。

3.2 線路單、雙避雷線保護

統計發現，架設雙避雷線的110kV輸電線路，其線路雷擊跳閘率比架設單避雷線的110kV輸電低。不同方式下，某地區110kV輸電線路在的耐雷水平和跳閘率如下表2所示。

3.3 耦合地線

耦合地電具有分流作用，能夠增加導線和地線之間的-耦合系數，降低了等值波阻抗，起到了控制導線上雷電波波頭的作用，從而使得絕緣子上的電壓降低，阻止了線路的閃絡現象，因而提高了線路的耐雷水平。同時它也能夠對雷擊桿塔的雷電流起到分流作用，降低了塔頂電位。另外，耦合地線提高了桿線處的地電位面，減少了桿塔的有效高度，降低了雷擊塔頂時導線的感應電壓，也提高了耐雷水平。

4 110kV輸電線路防雷措施

4.1 降低桿塔接地電阻

通過降低桿塔接地電阻，能夠提高輸電線路的反擊耐雷水平，通常包括物理降阻和化學降阻兩種方式。物理降阻方法有：更換接地電極周圍的土壤；延長接地電極；將接地電極深埋；使用復合接地體等。化學降阻的方法是指在接地電極周圍敷設降阻劑，從而降低了土壤電阻率。水平或垂直接地體施加降阻劑如下圖2，圖3所示。

4.2 架設耦合地線

架設耦合地線是在導線下方增加一條接地線，能夠提高線路反擊耐雷水平，一般應用在降低桿塔接地電阻較難的時候。耦合地線增加了導線和地線之間的耦合作用，也降低了桿塔的分流系數，從而起到提高線路耐雷水平的作用。在安裝耦合地線時，要考慮到耦合地線與導線之間的距離配合，增強桿塔強度，注意耦合地線對地

表1　不同接地電阻值下某地區110kV輸電線路的耐雷水平

表2　不同方式下110kV輸電線路在的耐雷水平和跳閘率

············

距離，以確保人身安全。

4.3 采用雙避雷線與負保護角

從上文可知，雙避雷線具有更好的避雷效果，其保護角越小，則防繞擊效果越好。在減小避雷線保護角技術時要特別注意，避雷線外移減小保護角時應，不能外移過多，應確保兩根地線之間的距離不超過地線與導線距離5倍。在減小保護角時，還可設計更緊湊的輸電線路，減小輸電走廊。在制定方案時，要綜合考慮增加防雷效果和改造費用等因素，確定最優的方案。

4.4 易擊段桿塔加裝線路避雷器

避雷器能夠有效提高安裝處線路的繞擊和反擊耐雷水平，其技術原理為：避雷器與絕緣子串并聯，當雷電繞擊線路，或者絕緣子兩端產生過電壓時，避雷器動作。由于避雷器具有非線性伏安特性，其殘壓低于線路絕緣子串的閃絡電壓。雷電流通過避雷器釋放后，工頻電弧會在第一次過零時熄滅，系統恢復到正常狀態，而線路兩端的斷路器不會跳閘，因此提高了線路的防雷作用。

4.5 安裝側向避雷針

由于針型物比線型物更容易產生迎面先導；攔截下行先導，因此在桿塔上安裝避雷針能夠增強避雷線對弱雷的吸引能力，增加了避雷線的保護范圍。對于已經建造好的線路，改變避雷線數量或保護角非常困難，成本很高，需要大量的人力物力。而在桿塔橫擔上直接加裝側向避雷針，既起到了增加保護效果的作用，有簡單實用。

4.6 加強絕緣，更換新型絕緣子

將傳統的瓷絕緣子換成玻璃絕緣子，能有效提高線路絕緣水平，改善了閃絡事故現象。而玻璃絕緣子失效表現為零值自破，大大減少了絕緣子的維護檢測工作。在具體絕緣配置過程中，對近年來容易遭受雷擊的桿塔、耐張桿塔、大跨越的桿塔、位于山頂的桿塔、加裝了側向避雷針的桿塔，可以考慮增加一片絕緣子。

4.7 采用并聯保護間隙技術

這種技術是利用在絕緣子串兩端并聯一對金屬電極構成間隙，在雷擊線路時，閃絡會在該間隙處，從而避免電弧燒壞絕緣子串。其具體原理為：線路遭受雷擊時，絕緣子串兩端存在雷電過電壓，但保護間隙首先放電，工頻電弧在間隙之間的放電通道引導至電極端頭，并在此處燃燒，最終吹開及消散，避免了電弧在絕緣子上燃燒。

5 結語

本文分析了線路耐雷水平影響因素，提出了降低桿塔接地電阻、架設耦合地線、采用雙避雷線與負保護角等7種防雷措施，在實際實施過程中，根據桿塔具體地形地貌、檔距跨越大小等現場具體情況，采取綜合防雷措施將起到最好的保護效果，能夠最大程度上降低雷擊跳閘事故的發生。

參考文獻：

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