110kV架空輸電線路防雷技術措施的研究

李志強

摘要：架空輸電線路在雷電活動時，容易由于反擊雷或繞擊雷導致線路跳閘。本文闡述了雷電過電壓的種類，對雷擊跳閘事故的特點進行了分析，指出防雷措施的重點區域。最后介紹了幾種防雷措施，如降低桿塔接地電阻、提高桿塔絕緣配置、減小避雷線保護角等，對改善輸電線路的防雷水平具有實際參考作用。

關鍵詞：雷擊；輸電線路；桿塔；防雷措施

雷電是雷云放電所引起，其中對輸電線路危害最大的為雷云對地放電。雷云對地放電的過程分為先導放電、主放電以及余光放電三個過程，其中主放電過程中瞬時電流最高可可達數百千安。雷電會引起附近的電力設備發生過電壓，對設備的絕緣造成巨大的威脅，很容易發生跳閘停電甚至設備損壞的嚴重后果。本文對輸電線路遭受雷擊跳閘進行了分析，介紹了幾種常用的改善輸電線路耐雷性能的措施。

1 架空輸電線路遭受雷擊跳閘的分析

雷擊是導致線路跳閘的主要原因之一，線路跳閘的原因不但與當地雷電活動的頻率有關，還與輸電線的絕緣配置、當地的地形地貌等因素有關。為采取合適的防雷措施，則需要總結本地的雷擊跳閘特點。統計肇慶地區輸電線路的雷擊跳閘情況：從地形的角度分析，山區發生輸電線路雷擊跳閘事故占總故障數的52%，丘陵地區發生輸電線路雷擊跳閘事故占總故障數的34%。從以上數據可知，對于肇慶電網，山區及丘陵區的輸電線路因作為本地防雷保護的重點區域。從雷擊故障類型的角度分析，對于110kV輸電線路，由于反擊雷造成輸電線路跳閘的次數占總跳閘事故的70%；對于220kV輸電線路，由于繞擊雷造成輸電線路跳閘的次數占總跳閘事故的63%。也就是說，對于110kV輸電線路，雷擊跳閘事故的原因主要是因為反擊雷；而220kV輸電線路雷擊跳閘的主要原因是繞擊雷。從絕緣子種類的角度來分析，使用復合絕緣子的輸電線路，遭受雷擊跳閘事故的次數高于瓷質絕緣子。從桿塔類型的角度來分析，直線桿塔發生雷擊跳閘事故的次數明顯高于耐張桿塔。從上述分析中可以看出，對于某地區采取防雷措施的重點區域在哪。

2 110kV輸電線路防雷措施

1）降低桿塔接地電阻。

容易發生雷擊跳閘事故的110kV架空輸電線路大多處于山區、丘陵地區，而這些區域的土壤電阻率一般都較高，常規的降阻措失可能不能夠滿足運行需求。本文介紹一種新的降阻措施，即空腹注水式接地裝置，裝置結構圖如下圖所示。

該裝置的降阻原理為：通過球形結構增大與土壤之間的接觸面積，使得雷電流可以更加快速地泄入大地。在裝置中注滿水，水分再通過裝置的滲水孔向裝置附近土壤滲透，以保持周圍土壤的濕度，以降低土壤電阻率。在雷雨季節，雨水可以通過滲水孔從土壤中返滲回裝置內部，從而使得降阻措施能夠長效保持。這種裝置適用于土壤電阻率較高的巖石區域，施工方法簡單，成本較低，與傳統降阻措施配合使用將提高降阻效果，提高輸電線路的防雷水平。

2）提高桿塔絕緣配置。

通過提高桿塔絕緣配置，能夠大幅提高輸電線路對反擊雷及繞擊雷的耐雷水平，同時它還具有安裝簡單、成本較低的優點。現階段提高桿塔絕緣配置的主要方法為增加絕緣子串的片數。對于重要線路或者雷擊活動較高的地區，優先使用玻璃絕緣子。當絕緣子串在原來的基礎上增加1到2片絕緣子時，線路的保護角也會相應減少，進一步提高輸電線路防止繞擊雷的能力。近些年復合絕緣子由于其質量輕、體積小，并且具有良好的防污性能，在輸電線路中取得了廣泛應用。但是由于其材料性能的限制，其耐雷水平相對其他種類的絕緣子串較低。在雷電活動頻繁的地區，不宜使用復合絕緣子串。在進行防雷改造的過程中，復合絕緣子串需采取增加其爬電距離的措施。另外，防污閃也是提高絕緣性能的重要措施。

3）減小避雷線保護角。

對于110kV的重要輸電線路，全線都應架設雙避雷線，110kV輸電線路避雷線的保護角一般不超過20度。對于山區地區，由于地形因素的影響，線路桿塔的保護角可能會增大，導致避雷線的屏蔽作用失效。所以根據輸電線路附近的地形及重要度，可以適當降低避雷線的保護角。

4）加裝線路避雷器。

線路避雷器具有良好的伏安特性，在桿塔與導線之間的電位差大于絕緣子串的擊穿電壓時動作，將雷電流泄放以限制雷電過電壓的幅值，避免了絕緣子串發生閃絡以及線路跳閘事故的發生。選擇帶串聯間隙的線路避雷器，一方面能夠延長避雷器的使用壽命，另一方面也能夠提高其防雷效果。在安裝線路避雷器時，因考慮線路桿塔的塔型、容易遭受雷擊故障的類型等因素來確定避雷器的安裝位置。例如防止110kV單回架空輸電線路的反擊雷故障時，則需在線路的三相導線上，全部安裝避雷器。

5）架設耦合地線。

通過在110kV輸電線路的導線下方架設一條耦合地線，利用地線與導線之間的耦合作用，增加了對導線的屏蔽作用，能夠同時提高輸電線路的反擊耐雷水平及繞擊耐雷水平。不過若要增加耦合地線，則需要重新設計感塔的高度，并且受到地形條件的限制，在施工過程中難度也較大，因此在進行防雷改造時需要通過經濟技術對比進行驗證。

3 總結

本文介紹了雷電過電壓的種類及雷擊跳閘的特點，提出了幾點110kV輸電線路防雷措施，如降低桿塔接地電阻、提高桿塔絕緣配置、減小避雷線保護角、加裝線路避雷器、架設耦合地線等。在提高輸電線路防雷能力的過程中，需考慮各種因素，多種防雷措施綜合使用，才能更有效地提高輸電線路的防雷能力。

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