110kV架空線路綜合防雷技術(shù)措施探討

周然

【摘 ?要】對(duì)于 110 kV 線路，工程規(guī)劃設(shè)計(jì)初期需明確避雷問題。根據(jù)工程實(shí)際情況合理選擇滿足施工要求的接地網(wǎng)。設(shè)計(jì)避雷防護(hù)方案時(shí)，需全面考慮線路遭受雷擊傷害后的活動(dòng)情況，注重桿塔土壤電阻率和避雷設(shè)計(jì)功能問題。設(shè)計(jì)避雷裝置時(shí)，應(yīng)深入調(diào)查和分析雷電活動(dòng)區(qū)域的地形特點(diǎn)，并聯(lián)合高壓送電線路的運(yùn)行實(shí)況，以有效減少雷電對(duì)線路造成的影響，全面提升線路耐雷水平，確保線路安全穩(wěn)定運(yùn)行。鑒于此，本文主要分析110kV架空線路綜合防雷技術(shù)措施。

【關(guān)鍵詞】110kV架空線路;綜合防雷;技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM76 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1、雷擊對(duì)架空電力線路存在的主要危害形式

就架空線路來說，其通常會(huì)受到雷擊損壞，而這時(shí)的導(dǎo)線就會(huì)受到電磁感應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致其出現(xiàn)一定的電壓，使得其電壓比電力相電壓高，對(duì)電路造成損壞，從而導(dǎo)致各種安全事故的發(fā)生。而且，在架空線路受到雷擊時(shí)，其對(duì)應(yīng)的線路中會(huì)出現(xiàn)一定的雷電流，其對(duì)應(yīng)的電力相對(duì)較大，會(huì)導(dǎo)致其對(duì)地阻抗上形成較高的電位差，使其能夠沿著線路進(jìn)行傳輸，最后進(jìn)入到變電站中，在這種情況下，如果其變電站中所對(duì)應(yīng)的防雷措施相對(duì)較差，就會(huì)導(dǎo)致輸電設(shè)備的損害，從而對(duì)電路的正常運(yùn)行造成不良影響。架空電力線路在受到雷擊作用時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部出現(xiàn)絕緣閃絡(luò)，其主要被表現(xiàn)在兩個(gè)方面。

首先，繞擊。這種形式主要是指其雷電在相線上進(jìn)行直接作用，其遭受點(diǎn)擊的概率，在一般情況下都與雷電在架空電力線路上定向和先導(dǎo)發(fā)展具有一定聯(lián)系，如果其對(duì)應(yīng)的迎面先導(dǎo)導(dǎo)線表現(xiàn)為向上發(fā)展，則在其遭受到雷擊作用后，就會(huì)導(dǎo)致繞擊損壞情況的出現(xiàn)。與此同時(shí)，其出現(xiàn)概率也與導(dǎo)線的數(shù)量、其分布形式和其臨近的路線情況等相關(guān)。其所在地勢的影響也相對(duì)較大，在一般情況下，其山區(qū)環(huán)境中的繞擊概率相對(duì)較高，甚至?xí)_(dá)到平原地區(qū)的 3 倍左右。

其次，反擊。反擊形式在電力架空線路方面也是常見的，在其對(duì)應(yīng)的雷擊桿和塔頂上的避雷針或是避雷線在遭受到雷擊后，會(huì)促進(jìn)其雷電流的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)接地，導(dǎo)致桿塔的電位升高，并使其導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。在這種情況下，促進(jìn)其塔體電位和相導(dǎo)線感應(yīng)電壓合成電位差升高，使其高過高壓送電線路絕緣閃絡(luò)電壓值，則會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線和桿塔之間出現(xiàn)閃絡(luò)情況，也就是反擊閃絡(luò)。

2、110kV架空線路雷擊故障的類型

雷擊現(xiàn)象對(duì)于110kV線路網(wǎng)絡(luò)具有十分嚴(yán)重的影響，甚至?xí)沟镁€路出現(xiàn)大規(guī)模的停電，因此，對(duì)于居民生產(chǎn)、生活的順利進(jìn)行極為不利。根據(jù)110kV線路的雷擊事故可以把110kV線路的雷擊故障分為雷電直擊、反擊、饒擊三種類型。

2.1、雷電直擊故障

該現(xiàn)象指的是雷電通過了防護(hù)措施，進(jìn)而直接擊中被保護(hù)的設(shè)施。而自然界的雷電中所包含的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于接地電阻或者導(dǎo)線上。發(fā)生雷電直擊不單單概率較低，且產(chǎn)生的電流很大。同時(shí)，發(fā)生的也較為突然，因此很容易使得目標(biāo)被損壞。

2.2、雷電反擊故障

當(dāng)雷電擊中電線桿或者避雷設(shè)施之后，線路中的超強(qiáng)雷擊電流會(huì)擊穿大地，進(jìn)而使得線路中的接地電流瞬間變大，因而使得整個(gè)線路中的電壓達(dá)到了幾萬伏。而在雷電包圍的區(qū)域，其被受到雷電的襲擊而被融化或者灼傷。所以，一般來說，被雷電反擊的線路大多鋪設(shè)在高度較大的塔頂或者塔頂設(shè)施上，進(jìn)而造成110kV線路的跳閘故障。

3、110kV架空線路綜合防雷技術(shù)措施

線路的防雷治理作為電力行業(yè)中的關(guān)鍵問題，同時(shí)，也是比較難于解決的問題，如輸電線路處于在雷電活動(dòng)極為頻繁的地區(qū)時(shí)，會(huì)一直受到雷擊故障的困擾。尤其是雷雨季節(jié)，雷擊跳閘率長期居高不下，嚴(yán)重地影響了架空輸電線路的安全、可靠運(yùn)行。為此，需要專業(yè)人員針對(duì)輸電線路的局部地形、線路走向、氣象條件、土壤電阻、施工質(zhì)量以及運(yùn)行維護(hù)等進(jìn)行全方位的考慮，降低線路方面防雷工作難度，提高線種防雷措施的可行性與有效性，大大改善我國輸電線路的運(yùn)行狀況，降低雷跳閘率。

3.1、提升架空線路絕緣水平

按照相關(guān)規(guī)定，地區(qū)海拔低于 1 km，架空線路懸垂絕緣子串中的絕緣子數(shù)量為 8 片。若全線高度大于38 m 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(duì)于多次遭受雷擊傷害的桿塔，則需適當(dāng)增加絕緣子數(shù)量，以顯著提升架空線路絕緣能力。此外，按照工程實(shí)際情況適當(dāng)增加耐張桿塔絕緣子數(shù)量。若線路布設(shè)在山頂，則應(yīng)增加 2 片絕緣子，以提高桿塔耐雷水平，提升線路運(yùn)行安全性。

3.2、設(shè)置引雷塔

在線路集中部位和雷擊事故率較高的部位設(shè)置引雷塔，并將其作為綜合防雷措施的核心構(gòu)件。引雷塔應(yīng)用原理為引雷消雷擊，可通過塔頂放電避雷針將強(qiáng)雷電所產(chǎn)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 110 kV 電流輸電線路的安全。

3.3、優(yōu)化改善接地裝置

維護(hù)架空線路期間，應(yīng)注重優(yōu)化改善接地裝置，

以顯著降低雷擊跳閘率，尤其是環(huán)境惡劣地區(qū)。優(yōu)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(duì)于高土壤電阻率地區(qū)，則應(yīng)垂直布設(shè)接地極，以改善表面干燥土壤接地不良問題。對(duì)于水泥桿塔線路，需在距離桿塔 4 m 處布設(shè)垂直接地極。第二，增加耦合系數(shù)。按照雷擊閃絡(luò)反擊原理，可通過接地電阻和增加耦合系數(shù)等方式提高線路耐雷水平。為增加耦合系數(shù)，可使用增加耦合地線和布設(shè)架空地線等方式。然而在雷擊傷害期間存在穩(wěn)態(tài)電磁感應(yīng)和暫態(tài)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(shù)。

3.4、減小線路保護(hù)角

為降低架空路線繞擊跳閘率，可采用減少保護(hù)角的方式。對(duì)于運(yùn)行線路，減小保護(hù)角處理措施的可行性較差，尤其是位于山區(qū)的線路桿塔，在處理期間會(huì)受到塔頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等影響，無法全面降低保護(hù)角。此外，采用減少保護(hù)角處理措施還會(huì)增大經(jīng)濟(jì)投資。因此，工程施工期間需合理選擇線路保護(hù)角，以確保線路運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3.5、架設(shè)避雷線和避雷器

輸電線路中架設(shè)避雷線可起到防雷保護(hù)作用。避雷線可避免雷直擊導(dǎo)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(duì)導(dǎo)線進(jìn)行耦合處理后能降低線路絕緣子電壓，還可降低導(dǎo)線感應(yīng)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(jià)中具有較高經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)架空線路布設(shè)條件可知，110 kV 電壓等級(jí)輸電線路需全線架設(shè)避雷線。此外，在 110 kV 電壓等級(jí)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。

總之，在整個(gè)電網(wǎng)發(fā)展中，架空輸電線路是其中的重要內(nèi)容，它主要是由架空導(dǎo)線、金屬附件、各種光纜和基礎(chǔ)桿塔等組成的，其中的導(dǎo)線主要是安裝在地面的塔桿上，為電能的傳輸做出基礎(chǔ)。但是在實(shí)際的發(fā)展過程中，架空輸電線路時(shí)常常會(huì)出現(xiàn)接地故障問題，進(jìn)而很容易導(dǎo)致跳閘問題的出現(xiàn)，為人們的正常用電和安全用電帶來了極大的困擾。因此，本文的研究也就顯得十分的有意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃雅婷.110kV架空線路綜合防雷技術(shù)措施探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（15）：241.

[2]金阿龍.110kV架空線路綜合防雷技術(shù)探析[J].中國電業(yè)（技術(shù)版），2016（05）：19-21.

[3]趙建剛.110kV架空輸電線路綜合防雷方案研究與應(yīng)用[J].冶金動(dòng)力，2013（10）：1-4+8.

[4]周立云.110kV架空線路綜合防雷技術(shù)措施探討[J].上海電氣技術(shù)，2012，5（04）：49-52.

[5]周立云.110kV架空線路綜合防雷技術(shù)措施探討[J].電氣時(shí)代，2012（12）：88-90.

（作者單位：江蘇東方宏達(dá)電力發(fā)展有限公司）