110kV輸電線路防雷技術分析

文/姜振嶺

110kV輸電線路防雷技術分析

文/姜振嶺

輸電線路運行過程中，會受到一定因素干擾而影響其穩定性，雷擊便是因素之一。雷擊輕則會造成輸電設備受損，可能會引發局部區域停電；重則會對個體生命安全產生威脅，并對社會生產活動、居民正常生活產生影響。因此，必須對輸電線路耐雷性能不斷優化，以保證輸電線路運行的穩定性。基于此，本文對110kV輸電線路防雷技術進行了探討，并提出了一系列觀點，以供參考。

輸電線路 防雷技術 避雷針

1 雷電放電過程概述

雷電是一種典型的大自然現象，具有強大的破壞力。當大氣層中濕度較大，并存在熱氣流時，空氣當中水蒸氣遇冷后便會凝結成雷云。受大氣摩擦作用，雷云底部會匯聚大量負電荷，并與地面上的正電荷行之間產生電場作用。當電場達到一定強度后，雷云層與大地間的空氣便會被擊穿，即會產生“中和”放電現象。事實上，在上述過程中，雷雨電場與空氣電場一起形成了一個“天然”的電容器。當電場強度能夠擊穿空氣電場強度時，兩者便會產生劇烈碰撞，并產生電離，并形成一個導電通道（雷電通道）。當然這種放電并不是持續不斷向下進行的，而是一個階段性發展過程。當云端主放電結束后，云層當中殘留的電荷會從主放電通道向下流動，即進入余暉放電階段。余暉放電階段所產生的電流量并不大，但整體持續時間較長。

2 輸電線路防雷技術分析

在我國，110kV輸電線路涉及規模較大，應用范圍較廣，是防雷的重點對象。輸電線路防雷技術是一項綜合性的技術，不同類型的技術具備了不同的特點，適用于不同的環境，具體如下：

2.1 輸電線路合理篩選

相關研究表明，輸電線路受雷擊影響頻率與雷擊密度存在直接關聯。多雷電輸電線路區域往往會成雷擊頻率較高。因此，在輸電線路規劃設計時，應當盡可能避開雷電密集區。同時，雷擊與區域土壤之間也存在著密切聯系。通常情況下，雷擊事故經常會出現在土壤電阻率較低或電阻率變化較為明顯的地區。例如，金屬礦區、環境濕度較大區域、平原與山地交接處、地下水位較高處、高差較大的丘陵等地區整體電阻率都偏低，受雷擊概率更大。因此，在輸電線路鋪設時，應該盡可能避開上述區域。

2.2 避雷線設置

在110kV輸電線路當中，通過架設避雷線，能夠進一步提升輸電線路的防雷性能。一方面，架設避雷線可增強地線、導線之間耦合作用，有利于降低導線上的感應過電壓；另一方面，避雷線能夠對雷電流產生分流作用，可預防雷電直接擊穿電路。一般情況下，110kV等級輸電線路可全線架設避雷線。相關研究表明，在預防繞擊雷方面，雙避雷線效果較單避雷線效果更優，保護角愈小，防繞擊效果也就愈好。因此，在山區及雷電密集區應該盡可能全線架設雙避雷線，保護角應控制在20°至30°范圍內。在避雷線設置過程中，可適當將避雷線外移，以降低導線與避雷線之間的水平距離，以此來減小保護角。需要注意的是，避雷線外移距離不能太大，應保證桿塔上兩根地線距離不超過導線與地線間垂直距離的5倍。同時，可通過導線內移的方法來控制保護角。這種方式能可防止桿塔重量增加、基礎應力增大，有利于減小輸電走廊。

2.3 線路避雷器設置

在雷電密集區或土壤電阻率較高的線路段或輸電線路絕緣較為薄弱的地段，通過安設避雷器可有效降低雷電事故發生頻率，防止輸電線路受到損害，有利于提升整個電力系統的穩定性。避雷器主要安裝在易擊段桿塔上。在避雷器安裝過程中，要充分考慮技術經濟性。將避雷器安裝在易繞擊相，根據易繞擊的相數來確認數量，這樣能夠提升桿塔的耐雷性能，有利于防止繞擊跳閘現象。

2.4 安設避雷針

避雷針是110kV輸電線路最為常見的防雷設施。利用避雷針能夠將雷電流快速、安全地導入地下，讓保護對象避免雷擊。側向避雷針為例，通過在桿塔上安裝水平側針，能夠增強避雷線對弱雷的吸引力，從而擴大避雷線的保護范圍。相關研究表明，側向避雷針對導線及保護絕緣子均有良好的保護作用，在閃絡事故預防方面具有明顯的作用。為了進一步提升保護效果，三相均可安裝側向避雷針。側向避雷針具體安裝結構示意圖如圖1所示。

圖1：側向避雷針具體安裝結構示意圖

安裝先通過三個固定螺孔與桿塔橫擔相連，由地下引線與接地體連接，由此將雷電流導入大地。安裝時根據實際地形來判斷是否要在橫擔兩側均安裝避雷針。先確認線路來雷方向，再確定側向避雷針位置，避免重復安裝，以節約成本。

2.5 優化輸電線路絕緣配合

在正常運行電壓條件下，絕緣子應該具備可靠的電氣絕緣強度。要結合線路運行電壓等級、線路所處外部環境以及絕緣子的允許機電荷載來確認絕緣子型號。不同類型絕緣子存在明顯的特征差異性，例如，玻璃絕緣子容易出現“自爆”現象，但玻璃絕緣子便于線路維護；陶瓷絕緣子性能較為穩定，但如果出現故障，維護檢查工作量相對較大；棒形絕緣子具備較高的污閃電壓，爬電距離較大，具有不可擊穿的特點。在絕緣子設置過程中，要仔細篩選，綜合利用，將絕緣配合的效用充分發揮出來。

3 110kV輸電線路防雷展望

110kV輸電線路防雷除了要做好技術工作外，還要做好環境監測，要求供電部門與氣象部門相互配合，充分掌握區域雷電活動規律及雷電參數，以作為防雷技術實施參考。在保證線路耐雷性能的同時，要進一步處理好防雷工程造價與線路防雷性能之間的關系，以最低的投資成本換取最佳的耐雷性能，以此來提升防雷工程效益，并保證輸電線路運行的穩定性。

[1]笪群峰.110kV輸電線路綜合防雷技術措施探討[J].企業技術開發,2014(08):101-103.

[2]陳長紅.110kV輸電線路的防雷技術分析[J].機電信息,2015(18):35-36.

作者單位國網呼倫貝爾供電公司 內蒙古自治區呼倫貝爾市 021000