110kV架空輸電線路綜合防雷技術(shù)探析

摘 要：在區(qū)域性電力資源的輸送及分配中廣泛的應(yīng)用了110kV輸電線路，110kV輸電線路在綜合性防雷技術(shù)的保護(hù)下，通常具有相應(yīng)的防雷特性。但由于輸電線路所通過的地勢(shì)條件比較復(fù)雜，且地面傾斜角度大，所以會(huì)經(jīng)常的出現(xiàn)雷擊事故，并造成擊穿電線、閃絡(luò)放電等問題。著重分析了110kV架空輸電線路綜合防雷技術(shù)。

關(guān)鍵詞：110kV；架空輸電線路；防雷技術(shù)

通常會(huì)選擇在山地、曠野和丘陵等地帶架設(shè)110kV架空輸電線路，故雷擊事故出現(xiàn)的頻率會(huì)比較高，在電網(wǎng)總體雷害事故中，這種線路雷害事故占據(jù)著極大的比例，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來了巨大的威脅，對(duì)供電的穩(wěn)定性帶來了影響。過去在對(duì)線路進(jìn)行防雷改造時(shí)，所選擇的方法往往帶有相應(yīng)的盲目性，防雷效果不佳，所以需要從實(shí)際情況出發(fā)，制定出綜合性的防雷技術(shù)措施，確保我國(guó)電力行業(yè)能夠安全、穩(wěn)定的發(fā)展。

1 架空輸電線路雷擊過電壓原理分析

感應(yīng)雷過電壓與直接雷過電壓是架空線路中常見的雷電過電壓形式。感應(yīng)雷過電壓指的是架空線路周圍區(qū)域被雷電擊中后，因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)作用于導(dǎo)線上出現(xiàn)過電壓。直接雷過電壓指的是當(dāng)避雷線、導(dǎo)線或者輸電線路桿塔被雷電所擊中后，導(dǎo)致有過電壓的問題出現(xiàn)在架空線路中。通過大量的實(shí)踐與研究得知，直擊雷過電壓會(huì)嚴(yán)重的威脅到架空線路，對(duì)應(yīng)的感應(yīng)雷過電壓只會(huì)影響到35kV以下架空線路。主要對(duì)110kV架空線路直接雷的綜合保護(hù)進(jìn)行了分析與闡述。因架空線路受到雷擊的部位不同，又可以從這樣兩個(gè)方面出發(fā)分析直接雷過電壓：

（1）110kV架空線路避雷針或者桿塔被雷電擊中時(shí)，通過雷擊點(diǎn)，雷電流令這個(gè)點(diǎn)對(duì)地電位立刻上升，這樣在導(dǎo)線和雷擊點(diǎn)之間就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的定位差，當(dāng)110kV架空線路的絕緣水平被這個(gè)值所超出之后，沖擊型放電電壓就會(huì)產(chǎn)生于其中，這樣就會(huì)引發(fā)有閃絡(luò)問題出現(xiàn)在導(dǎo)線中，從而產(chǎn)生過電壓危害。這時(shí)，在雷電流的影響下，避雷線或者桿塔的電位有效值就會(huì)比導(dǎo)線高，一般會(huì)導(dǎo)致沖擊反擊損壞。

（2）當(dāng)110kV架空線路導(dǎo)線遭受雷擊后，這樣在導(dǎo)線上會(huì)直接作用雷電繞擊，從而帶來過電壓危害。繞擊與反擊的作用原理與雷擊部位具有不一樣的特性，在具體的設(shè)計(jì)規(guī)劃、建設(shè)施工及維護(hù)運(yùn)行中，應(yīng)該同工程的具體情況充分的結(jié)合起來，對(duì)不同的技術(shù)措施進(jìn)行應(yīng)用，從而才可以保證將有效的綜合防雷效果切實(shí)的發(fā)揮出來。

2 具體的措施分析

2.1 將架空線路絕緣水平提升

在DL/T620標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)表明，110kV架空線路在海拔不超高1000米的地區(qū)，應(yīng)該在7個(gè)以上控制其絕緣子串的絕緣子數(shù)量，最好選擇8個(gè)。而對(duì)于全高超出40米、大跨越檔位的線路桿塔而言，其每增加10米的高度，就需要將一片絕緣子增設(shè)進(jìn)去。對(duì)架空線路容易擊段桿塔的絕緣配置進(jìn)行強(qiáng)化，如果海拔在1000米之上，需要與海拔校正系數(shù)相乘。如果桿塔多次遭遇了雷擊，在改造升級(jí)技術(shù)時(shí)，需要將1-2片的絕緣子增設(shè)進(jìn)去，從而將架空線路的結(jié)緣配置水平提升。就布設(shè)在山頂或者大跨越的線路桿塔而言，也需要增設(shè)進(jìn)去1-2個(gè)絕緣子，從而將線路桿塔綜合耐雷水平提升，保證線路能夠安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

2.2 強(qiáng)化接地裝置

在維護(hù)110kV架空線路時(shí)，對(duì)于線路桿塔的接地裝置應(yīng)該側(cè)重進(jìn)行改進(jìn)。在對(duì)線路的接地裝置進(jìn)行了有效的改進(jìn)之后，這樣就能夠在25%-30%之間控制其雷擊跳閘率，如果一些線路桿塔接地裝置比較惡劣，這樣就會(huì)有著30%-50%的雷擊跳閘率。

2.2.1 將接地電阻降低

利用深埋式接地體、加裝導(dǎo)塊接地模塊、水平外延接地體、填充地阻物質(zhì)等將桿塔接地電阻降低，從而將110kV架空線路的防雷水平提升。因?yàn)橐恍┑貐^(qū)的土壤電阻率較高，對(duì)垂直接地極布設(shè)的方法進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)于外表干燥土壤線路桿塔所具備的接地不合理問題能夠有效的進(jìn)行改善。就水泥桿塔線路而言，應(yīng)該從距離桿塔3-5米出布設(shè)其垂直接地極；就鐵塔而言，在布置時(shí)，應(yīng)從5-8米進(jìn)行。并且在1.5米左右選擇和控制110kV線路桿塔垂直接地極的長(zhǎng)度，在4-6米范圍內(nèi)控制其長(zhǎng)度，并通過角鋼或者圓鋼加工，在施工期間做好防腐處理。

2.2.2 將耦合系數(shù)增加

通過雷擊閃絡(luò)原理得知，減少電感、降低接地電阻、增加耦合系數(shù)等都能夠?qū)⒕€路綜合耐雷水平提升。增設(shè)耦合地線與布設(shè)架空地線是常規(guī)的增加耦合系數(shù)的方法。然而雷擊具有穩(wěn)態(tài)電磁感應(yīng)和暫態(tài)行波過程，為了對(duì)桿塔接地裝置的分布情況進(jìn)行改善，可以選擇與應(yīng)用加強(qiáng)型強(qiáng)化電磁感應(yīng)型桿塔接地射線的方法，而且還可以將耦合系數(shù)增加。圖1為基本的接地線機(jī)構(gòu)示意圖。

因一些地區(qū)的土壤電阻率會(huì)高于1000Ω，在提升110kV架空線路電磁耦合系數(shù)時(shí)，就可以應(yīng)用上述方法，將線路絕緣子串雷擊時(shí)所承受的沖擊電壓有效的降低，從而將架空線路綜合耐雷水平進(jìn)一步的提升。

2.3 側(cè)向避雷針的安裝

因?yàn)闀?huì)在山頂?shù)容^高位置處布設(shè)桿塔，這樣桿塔線路容易同雷云平行，或者在線路或者桿塔的下方運(yùn)動(dòng)，而且桿塔處有著較為復(fù)雜的電磁環(huán)境，同檔距中央進(jìn)行比較，桿塔處出現(xiàn)雷電繞擊過電壓?jiǎn)栴}會(huì)更加的嚴(yán)重。通過大量的理論研究與工程試驗(yàn)探索應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，安裝避雷針，是防控110kV架空線路繞擊過電壓的有效策略之一。就110kV的架空線路來講，在桿塔橫擔(dān)兩側(cè)安裝側(cè)向避雷針，通常在3米左右控制側(cè)向避雷針長(zhǎng)度是最為合理的。在1.8米長(zhǎng)控制橫向設(shè)備長(zhǎng)度；在1.2米出控制中間固定部分長(zhǎng)度，且將三個(gè)有效的固定點(diǎn)設(shè)置出來，圖2為基本的安裝示意圖。

通過將桿塔橫擔(dān)和避雷針三個(gè)固定螺孔進(jìn)行相應(yīng)的電氣連接，并且通過桿塔接地體和接地引下線進(jìn)行相應(yīng)的電氣連接，保證能夠向大地中有效的引入雷電，從而完成泄流。將側(cè)向避雷針安裝完畢后，盡管能夠?qū)⒓芸站€路防繞擊水平提升，但也會(huì)將線路的引雷率增加?？梢詫⒔^緣子串的片數(shù)適當(dāng)?shù)脑黾?，如普通的絕緣子要比復(fù)合型絕緣子短10%-15%之間，而玻璃絕緣子或者瓷質(zhì)的絕緣子需要增添1片，從而提升架空線路的綜合耐雷水平。

2.4 將線路保護(hù)角減少

110kV線路降低繞擊跳閘率時(shí)，減小保護(hù)角是其中一種常用且有效的方法之一。針對(duì)已經(jīng)投運(yùn)并建設(shè)的線路而言，對(duì)線路保護(hù)角進(jìn)行改善，其具體的實(shí)施性與可行性會(huì)比較差，特別是針對(duì)山區(qū)地面較大傾角的線路桿塔來講，由于受到塔頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等因素的影響，這樣不可能大幅度的降低其保護(hù)角。在具體的工程中，需要從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面出發(fā)綜合的進(jìn)行分析和比較，將最為合理的線路保護(hù)角選擇出來，從而保證線路能安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.5 裝設(shè)雷電定位系統(tǒng)

根據(jù)雷電定位系統(tǒng)提供的雷電流極性與幅值信息，同桿塔塔型、導(dǎo)線排列方式、周圍地貌地形、故障部位、現(xiàn)場(chǎng)故障情況結(jié)合起來，將雷電較為活躍處線路反擊、繞擊形式分析得出，之后采取一些有效的事故處理措施進(jìn)行處理。反擊和繞擊事故處理措施存在較大的差異，比如對(duì)桿塔地網(wǎng)進(jìn)行改造時(shí)，能夠?qū)⒎磽裟屠姿教嵘蓪?duì)繞擊的效果就會(huì)不是很好。同時(shí)，在排除線路故障雷擊原因、雷電活動(dòng)資料掌握和指導(dǎo)線路雷擊點(diǎn)查找等方面，雷電定位系統(tǒng)在其中也發(fā)揮著重要的作用。

3 結(jié)束語

進(jìn)入21世紀(jì)以來，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，為我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展帶來了極大的推動(dòng)作用。110kV輸電線路是整個(gè)電力系統(tǒng)中非常重要的組成部分，它承擔(dān)著整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的重要任務(wù)。110kV架空線路經(jīng)常會(huì)被布設(shè)到野外，復(fù)雜的地形會(huì)對(duì)線路的架設(shè)及后期的應(yīng)用及維護(hù)帶來影響。雷電對(duì)其所帶來的影響和傷害是不容忽視的，若其遭遇雷擊，必然對(duì)整個(gè)輸電線路的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來巨大的威脅。通過以上的論述，希望為更好的解決線路雷擊問題提供一定的幫助，為打造更加安全、穩(wěn)定的電網(wǎng)環(huán)境奠定基礎(chǔ)。

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