淺析110kV輸電線路綜合防雷技術與接地電阻的設計

周建軍

摘 要：本文主要研究110kV輸電線路防雷裝置的設計問題。采用“分析綜合法”作為研究手段，以輸電線路雷擊的成因以及輸電線路避雷器的工作原理作為切入點，詳細闡述了輸電線路防雷擊工作的具體實施步驟。經過研究我們發現，想要提高輸電線路的防雷擊能力，需要從輸電線路的布局以及防雷設備的安裝兩個方面同時進行，從整體上提高輸電線路的防雷能力。

關鍵詞：輸電線路;防雷技術;接地電阻

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）14-0133-02

0 引言

在我國的電力系統中，110kV輸電線路是非常重要的。想要保證110kV輸電線路的正常運行，就要保證其安全性以及穩定性，而影響線路穩定性的一個重要因素就是輸電線路的防雷能力，通過對于以往發生的110kV輸電線路遭遇雷擊的案例進行分析，總結出了若干種可以提高輸電線路防雷能力的方法，希望能對相關的工作人員提供幫助。

1 雷擊事故成因

想要提高110kV輸電線路的防雷性能，我們首先就要了解雷擊事故的成因。通過對事故的調查與研究，總結出兩個最為主要的原因。

1.1 雷電繞擊

目前所鋪設的110kV輸電線路，大部分已經實現了全段防雷，雖然這種防雷技術大大降低了雷擊事故的發生概率，但是在一些復雜地形區，這種雷點的防護措施可能會失效，這種情況在山區特別的明顯，山區的地形復雜，自然環境變化快，110kV輸電線路想要穩定地運行，就必須根據當地的實際情況來建設，根據地勢的起伏以及河流、山澗的位置來架設輸電線路，這樣做的好處是顯而易見的，既確保了桿塔的穩定性，同時也降低了輸電線路對于自然環境的破壞。但是這樣的鋪設也帶來了一個問題，由于地形的復雜性，在一些特殊的區域，比如說山頂或者是峽谷口，輸電線路的防雷措施很容易失效，從而造成繞擊事故。

1.2 雷電反擊

簡單來說，如果110kV輸電線路的桿塔頂端部位的電壓超過了限定額度之后（一般為絕緣能力的一半以上），絕緣子串會產生擊穿性放電。造成這種現象的原因主要與本地的地形和土壤的電阻有關，在一些地形復雜的山區，由于施工技術以及地理環境的限制，對于輸電線路的接地條件往往形成了限制，而接地情況的不理想造成了在雷電多發地區經常發生雷電擊中輸電線路桿塔的情況，從而形成雷電反擊。

2 防雷的必要性

經過資料的統計我國發現，在影響110kV輸電線路運行的因素中，雷擊的危險程度是最大的。一旦雷電擊中了輸電線路的桿塔，那么很可能造成配電設備的損毀，進而發生跳閘事故。而一些關鍵性的設備一旦被損毀，其維修與更換工作是十分困難的，特別是在一些地形復雜的地區，維修人員進行高空作業十分不便，致使維修工作進展緩慢，眾所周知，110kV輸電線路在我國的電力資源運行體系中占有著十分重要的地位，不僅承擔著輸送電能的重要責任，同時也進行著各種電能的轉化工作，如果110kV輸電線路不能正常運行，則會影響到工廠的生產以及人民群眾的日常生活。而就我國目前110kV輸電線路鋪設的情況來看，呈現出范圍廣、線路長的特點，在這種背景下，輸電線路的防雷很容易出現疏漏，這就給整個線路的穩定工作帶來了隱患。因此，必須要對110kV輸電線路進行系統性的排查工作，對于雷電高發地區中的輸電線路防雷要進行具有針對性的改造與優化，從而確保電力系統的穩定運行。

3 輸電線路防雷的技術手段

想要保證110kV輸電線路運行的穩定性，就要對防雷的關鍵環節，也就是桿塔的接地裝置以及易擊區的輸電線路進行重點優化工作。經過改造的輸電線路遭遇雷擊的概率明顯降低，比通常的線路要低35%左右，特別是在一些地理環境復雜的區域，通過改造，輸電線路的防雷能力提高了將近50%。效果可以說是非常的明顯。

3.1 并聯間隙技術

3.1.1 工作原理

當發生雷電擊中輸電線路事故的時候，由于線路中含有大量的金屬電極并聯間隙，因此雷擊的閃絡效果會對并聯間隙位置產生一定的沖擊，其產生的電弧對線路中的絕緣子串昌盛灼燒的效果，讓絕緣子串失去效果。針對這個情況，我們可以利用線路防雷的可調式方式對于并聯的間隙進行保護，并且在保護的同時還支持人工調制，通過瓷絕緣子以及玻璃絕緣子，讓二者形成并聯，這種并聯間隙裝置可以很好地保護輸電線路。在這種體系下，當雷擊發生之后，其造成的電暈損耗是可以完全避免的，而且當球形間隙放電與雷擊共同作用于輸電線路時，電弧可以順著羊角的位置向上快速移動。從而保護整個輸電線路的安全。

3.1.2 具體操作

想要運用并聯間隙技術，需要有兩個先決條件，一方面是當雷擊事故發生的時候，必須能夠在第一時間確定閃絡路徑，同時建立防雷體系。另一方面就是并聯間隙技術對于放電電壓有著很高的要求，當雷擊發生的時候，能夠迅速引導輸電線路工頻中的電弧，確保這些電弧能夠以最快的速度離開絕緣子串。一旦輸電線路滿足了這兩點要求，那么采用并聯間隙技術就能提高電極對于工頻電弧灼燒的抵抗能力。使用這種技術有兩個比較大的優點，其一是采用這種并聯間隙技術時，保護間隙的構造比較簡單，方便工作人員進行操作。其二就是沒有用到太多其他的防雷組件，降低了后期維護工作的成本以及難度。從類型上來看，間隙的構造主要有三種不同的類型：球型、角型以及棒型。這三種類型各有特點，棒型間隙結構伏秒特性比較陡，與設配的絕緣性相互匹配的效果比較差。而球型的間隙在伏秒特性上就表現的比較平坦，而且保護性能也非常的好。在實際的運用中很少初選間隙端頭被燒傷的情況。在特殊情況下，即便是發生了間隙端頭燒傷的情況，結構的間隙距離也可以保持不變，這對于桿塔的動作準確性是一種非常好的保護。因為球型間隙結構的這種特點，在我國的輸電線路防雷工作中應用得非常廣泛。在實驗中發現，當絕緣子串放電的時候，會出現一些閃絡現象，它的開始是在電極間隙的某一個部分，但是并不在另一個電極終止。這就使得引弧間隙失去了它原本的功能。事實上，在輸電線路中發生閃絡現象是無法避免的，造成閃絡現象的主要原因是保護間隙與絕緣子串之間的伏秒特性存在著不匹配的狀態，因此在使用并聯間隙技術時候，要確保電弧兩端的弧根不在絕緣串上，以保證球型間隙結構能夠發揮出應有的防雷效果。不過這里需要注意的是，采用并聯間隙技術時，由于該技術自行滅弧的能力比較差，在實際運用的時候要多加留意。

3.2 避雷針防雷技術

在110kV輸電線路的防雷措施中，利用避雷針極性防雷是非常常見的防雷方式，技術也非常的成熟。但是傳統的避雷針防雷技術卻始終有一個無法徹底解決的問題，那就是繞擊防護問題，經過不斷的研究與實驗，終于發現在易擊點加裝測向的避雷針，可以對桿塔進行有效的保護，防止繞擊現象的發生。

3.2.1 工作原理

在傳統的桿塔防繞擊技術中，最主要的就是調整避雷線的防護角度。但是在實際線路運行過程中，單純依靠調整避雷線保護角度是無法做到有效防繞擊的。其原理在于，輸電作業中的桿塔對檔距中心容易產生電場畸變，在電場畸變的作用下很容易發生繞擊現象。為了解決這個問題，可以為桿塔加裝測向的避雷針。它的防雷原理主要有兩點。一方面針狀物體比較容易產生迎面的先導，根據這一原理，在桿塔上安裝側向避雷針可以有效加強側向避雷針的引雷能力。另一方面，用水平方向上的針來降低低空空間中的弱雷繞擊，避免出現線路反擊現象。從而解決雷電繞擊問題。而且側向避雷針在桿塔上的安裝工作也比較方便，特別是在地形復雜的區域也可以做到快速安裝。

3.2.2 具體安裝方法

首先，在桿塔的橫擔兩側，110kV輸電線路的位置上，采用長度約為3m，直徑15mm的鋼筋，將鋼筋固定在桿塔橫擔兩側，在固定的時候要注意固定部分的長度，一般要控制在1.2-1.7m之間。其次，在桿塔的周圍設立2-4個固定點，具體的固定點的數量要根據桿塔的實際情況來確定，最終形成兩根避雷針與三根導線組合的基本結構。這里以比較常見的直線型側向避雷針當作例子，組成它的主要結構就是支撐桿、均壓球以及引雷針尖。實際安裝的時候，要在支撐桿與引雷針尖之間焊接均壓球，讓側向的避雷針與地線部分形成通導關系。最后，在應用側向避雷針的時候，對于避雷針的質量以及安裝過程進行充分的調試工作，需要保證側向避雷針的安裝不會對110kV輸電線路的正常運行產生實質性的影響，同時對于側面短針要進行嚴格的振動測試，確保引雷短針擁有自平衡能力。

3.3 接地電阻的安裝

桿塔的接地電阻的安裝也是非常關鍵的一個步驟，在安裝之前要到110kV輸電線路的耐雷情況，要盡最大的可能來避免電擊跳閘的發生，因此在安裝桿塔的接地電阻的時候，要想到降低接地電阻的情況，也就是通常所說的降阻。進行降阻之后就可以很明顯地減少雷擊對于桿塔的沖擊。目前比較常用的是一種被稱為SZJ的接地技術，它的出現是建立在WJ型接地裝置的基礎之上，對于WJ型接地進行改良而形成了一種新的接地技術，它的主要優點在于大幅度提高了桿塔對雷擊的抵抗效果，而且確保了110kV輸電線路運行的穩定性。在安裝SZJ接地裝置的時候，一方面要考慮往接地坑中回填土的厚度，需要控制在350-400mm之間，并且對回填土進行夯實工作。另一方面運用螺栓對于半圓筒進行銜接，并且制作具有吸水能力的接地導體，將接地導體安放在接地坑的中心地區，用黏土來夯實四周。這樣一來，首先，接地體周圍回填的黏土的低電阻率可以降低接地體周圍的接觸電阻。其次，回填土與接地體的緊密結合可以擴大接地體的范圍，達到降阻的效果。最后，因為接地體周圍的黏土常年保持濕潤，能夠進一步提高土壤的導電性能，降低土壤的電阻率，防止雷擊對于桿塔的破壞。

4 結語

總體來說，110kV輸電線路的防雷工作是十分必要的，其關鍵點就在于對易擊點的保護以及接地電阻的巧妙設計。要根據110kV輸電線路遭遇雷擊的具體原因，結合當地的實際情況來進行具有針對性的防雷設計，確保電力能夠平穩供應。

參考文獻

[1] 王玉平.110kV輸電線路防雷技術綜合應用與運維管理[J].通訊世界，2017（22）：214-215.

[2] 成林，孔志戰，王森，等.雷電流對桿塔接地裝置沖擊特性影響規律的研究[J].西安交通大學學報，2017，51（04）：53-58.

[3] 李志強.110kV架空輸電線路防雷技術措施的研究[J].科技風，2017（13）：186.

[4] 陳蕭霖，郝捷，武娜.山區110kV線路防雷電過電壓影響因素的仿真分析[J].電氣自動化，2017，39（06）：74-77.

[5] 張維佳，高峰，陳小建.線路避雷器配置方式對山區110kV輸電線路防雷性能影響研究[J].智慧電力，2018，46（04）：82-86.

[6] 王海生，曹建強，劉文恒，等.針對直擊雷與感應雷的輸電線路桿塔沖擊接地電阻測量裝置的應用[J].內蒙古電力技術，2017，35（02）：50-53.