110kV架空線路綜合防雷技術措施探討

雷淇麟

【摘 ?要】近年來，110KV及以上高電壓等級電網因雷擊引起的故障率占有較大比例。此類故障主要由于雷擊閃絡后的工頻續流損壞了線路絕緣子及其金具，進而引起線路發生跳閘事故。由于架空線路多經過經過多雷、土壤電阻率高以及地形地勢較為復雜的山區，為提高架空線路防雷水平，降低線路雷擊跳閘事故發生率，就必須結合工程實際采取綜合防雷措施。因此，本文闡述了架空線路雷擊過電壓原理特征，分析了110KV線路雷擊跳閘的主要影響因素，并對110kV架空線路綜合防雷技術措施進行探討。

【關鍵詞】110kV架空線路;防雷技術;措施

一般來說，110kV架空輸電線路會選擇在曠野、丘陵、山地等區域，很容易遭受雷電襲擊，因此，在電網的總體雷害事故之中，110kV架空輸電線路故障發生率較高，直接影響電網的安全運行，降低供電的可靠性。前幾年進行的線路防雷改造，存在一定的盲目性，所以其防雷效果偏低。所以，只有通過對雷害發生原因的分析，才能合理的制定防雷保護措施，以此來提升輸電線路的綜合防雷水平，這樣的操作具備極大的實踐應用價值。

1架空線路雷擊過電壓原理特征

架空線路中常見雷電過電壓包括直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩大類，其中直擊雷過電壓，是當雷電直接擊中輸電線路桿塔、避雷線或導線時，引起架空線路出現過電壓;感應雷過電壓，則是當雷擊架空線路附近區域時，由于電磁感應作用在導線上產生的過電壓。從大量研究和實踐可知，直擊雷過電壓對架空線路的危害非常大，而感應雷過電壓則只對35kV及以下的架空線路能夠構成一定的威脅。因此，本文重點分析110kV架空線路直擊雷的綜合防護。根據雷擊架空線路部位的不同，又可將直擊雷過電壓按照兩種情況進行分析，即：

（1）雷擊110kV架空線路桿塔或避雷線時，雷電流通過雷擊點使該點對地電位瞬時急劇上升，進而在雷擊點與導線間產生一定的電位差，當該值超過110kV架空線路絕緣水平時就會形成沖擊放電電壓，進而對導線發生閃絡，使其出現過電壓問題。此時，桿塔或避雷線在雷電流作用下的電位有效值要高于導線，通常會造成反擊沖擊破壞。

（2）雷擊110kV架空線路導線，由雷電繞擊直接作用在導線上引起過電壓問題。反擊和繞擊其雷擊部位和作用原理有不同的特征，在實際規劃設計、施工建設和運行維護過程中，應結合工程實際情況，采取不同的技術措施，才能確保線路綜合防雷措施體系取得較好的防雷效果。

2 110KV線路雷擊跳閘的主要影響因素

2.1架空線路絕緣配置因素

在不考慮運行電壓對架空線路防雷絕緣性能影響的基礎上，如僅按照單回線路進行線路絕緣配置，雖然可以降低110KV同塔雙回架空線路發生雙回同時跳閘的故障率，但如將此種絕緣配置防雷性能折算到2回不同線路上，則其總跳閘故障率將會增加。因此，在實際工程應用中，應對110KV單回和雙回同塔架空線路采取不同的絕緣配置模式：對于同塔雙回線路而言，其中1回輸電線路應按正常模式進行絕緣配置;另1回則需根據工程實際采取加強絕緣模式進行絕緣配置，這樣才可以兼顧110KV同塔雙回線路同時跳閘率和總跳閘故障率等多項絕緣性能指標。

2.2架空線路相序排列因素

導線的相序排列對架空線路防雷水平影響較大。對于110KV同塔雙回線路而言，通常采取逆相序排列方式以降低雙回線路同時跳閘率。逆相序排列方式中，110KV同塔雙回架空線路的2列上導線間的相位角差為120°，若線路出現雷擊桿塔或避雷線的反擊過電壓時，則會使110KV架空線路上左、右兩邊導線絕緣子串兩側的電位值存在一定差值，使其中1回線路先發生反擊過電壓閃絡，而另外1回線路則會由閃絡放電起到一定保護作用。

2.3架空地線保護角

從全國年平均雷暴指數可知，吳忠市紅寺堡區是典型多雷區，繞擊和反擊故障發生次數幾乎相等，各占50%左右。110kV同塔雙回線路其避雷線出現雙回線路屏蔽性能同時失效的可能性非常低，即繞擊故障通常只會引起同塔雙回線路中的某一回架空線路發生跳閘故障。從架空線路實用防雷措施效果分析表明，減小110kV同塔雙回架空線路的地線保護角，可以有效降低110kV監控線路的繞擊跳閘故障發生率。

2.4其他因素

110kV架空線路運行環境較差，周圍存在化工廠、粉灰廠等污染源，會使絕緣子積污腐蝕較為嚴重，加上日常運行維護沒有跟上，導致絕緣子耐沖擊電壓性能降低，使線路絕緣子容易發生雷擊沖擊擊穿破壞。

3 110kV架空線路綜合防雷技術

3.1提升架空線路絕緣水平

按照相關規定，地區海拔低于1km，架空線路懸垂絕緣子串中的絕緣子數量為8片。若全線高度大于38m且屬于大跨越檔距的線路，則需按照高度增加絕緣子。為降低架空線路雷擊傷害，需在路線易受雷電侵害的部位配置絕緣子。對于多次遭受雷擊傷害的桿塔，則需適當增加絕緣子數量，以顯著提升架空線路絕緣能力。此外，按照工程實際情況適當增加耐張桿塔絕緣子數量。若線路布設在山頂，則應增加2片絕緣子，以提高桿塔耐雷水平，提升線路運行安全性。

3.2設置引雷塔

在線路集中部位和雷擊事故率較高的部位設置引雷塔，并將其作為綜合防雷措施的核心構件。引雷塔應用原理為引雷消雷擊，可通過塔頂放電避雷針將強雷電所產生的電流向下釋放，并使用消雷裝置將雷電流釋放到地面，可確保110kV電流輸電線路的安全。

3.3優化改善接地裝置

維護架空線路期間，應注重優化改善接地裝置，以顯著降低雷擊跳閘率，尤其是環境惡劣地區。優化改善接地裝置的措施主要包括兩種。第一，降低接地電阻。利用水平外延接地裝置減少桿塔接地電阻，全面提高架空線路防雷水平。對于高土壤電阻率地區，則應垂直布設接地極，以改善表面干燥土壤接地不良問題。對于水泥桿塔線路，需在距離桿塔4m處布設垂直接地極。第二，增加耦合系數。按照雷擊閃絡反擊原理，可通過接地電阻和增加耦合系數等方式提高線路耐雷水平。為增加耦合系數，可使用增加耦合地線和布設架空地線等方式。然而在雷擊傷害期間存在穩態電磁感應和暫態行波過程，所以需使用桿塔接地射線方式改善接地裝置分布情況，以增加耦合系數。

3.4減小線路保護角

為降低架空路線繞擊跳閘率，可采用減少保護角的方式。對于運行線路，減小保護角處理措施的可行性較差，尤其是位于山區的線路桿塔，在處理期間會受到塔頭結構設計等影響，無法全面降低保護角。此外，采用減少保護角處理措施還會增大經濟投資。因此，工程施工期間需合理選擇線路保護角，以確保線路運行的安全性和經濟性。

3.5架設避雷線和避雷器

輸電線路中架設避雷線可起到防雷保護作用。避雷線可避免雷直擊導線，且具有一定分流作用，有效降低桿塔雷電流和塔頂電位。對導線進行耦合處理后能降低線路絕緣子電壓，還可降低導線感應過電壓。通常線路電壓越高，使用避雷線的效果越顯著，且避雷線在線路工程造價中具有較高經濟性。根據架空線路布設條件可知，110kV電壓等級輸電線路需全線架設避雷線。此外，在110kV電壓等級輸電線路中安裝氧化鋅避雷器能顯著提升耐雷水平，減少線路反擊和繞擊事故跳閘率。

4結語

對于110kV線路，工程規劃設計初期需明確避雷問題。根據工程實際情況合理選擇滿足施工要求的接地網。設計避雷防護方案時，需全面考慮線路遭受雷擊傷害后的活動情況，注重桿塔土壤電阻率和避雷設計功能問題。設計避雷裝置時，應深入調查和分析雷電活動區域的地形特點，并聯合高壓送電線路的運行實況，以有效減少雷電對線路造成的影響，全面提升線路耐雷水平，確保線路安全穩定運行。

參考文獻：

[1]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）：186-186.

[2]楊凱.110kV輸電線路防雷技術研究[J].環球市場，2017（17）.

（作者單位：柳州電力勘察設計有限公司）