110kV架空線路綜合防雷技術措施探討

鄭立功

摘? ? 要：隨著我國社會經濟的不斷發展，對電力供應需求量要求加大，電力建設穩步推進，110kV輸電線路建設項目增多，使得輸電網絡結構趨于復雜。同時，多數線路都架設在土壤電阻率高、多雷電區域，顯著提升了線路雷擊跳閘發生率。因此，加強110kV架空線路防雷很有必要。

關鍵詞：110kV;架空線路;防雷措施

1? 引言

電力系統安全可靠性是電力工作永恒的主題，架空輸電線路是電力系統不可或缺的部分。據統計，線路故障的一個相當大的部分是由雷電引起的，在110kV及以上線路中可以達到60%到80%的比例。雷電是一種普遍現象，在大自然中無法躲避。輸電線路廣泛地分布在野外，閃電易擊中地面上凸起的物體，尤其是帶電物體。同時，線路的雷擊頻率與架空輸電線路的高度和長度呈正相關的關系。即使超高壓、特高壓架空輸電線路的絕緣水平相對較高，雷電對輸電線路的威脅也是一直存在的，因雷電導致的跳閘仍是主要的線路故障，因而架空輸電線路防雷保護一直是人們極為關注的課題。

2? 輸電線路防雷保護概述

輸電線路由于分布面積廣易受雷擊，這是線路故障的客觀原因。同時，雷擊后，雷電波將沿輸電線路侵入變電站，輸電線路的絕緣水平一般高于變電站設備的絕緣水平，給變電站電力設備帶來危害。因此，應充分注意線路防雷。根據過電壓的形成過程，線路產生的雷電過電壓一般可以分為兩種，一個是雷擊線路附近的地面，這是由電磁感應引起的，也可以稱為感應雷電過電壓。另一種是線路上引起的雷擊過電壓。運行經驗表明，直接雷擊對高壓電力系統的危害更有害。在工程計算中，通過防雷等級和雷擊跳閘率來測量輸電線路的耐雷性能和防雷效果。

3? 線路雷擊防護的基本原理

雷電對輸電線路的安全運行極為有害，經常引起絕緣子閃絡事故。雷電通常伴有瞬間的大風和大雨，這時極端的風速可能導致輸電導線發生擺動震蕩，并橫向碰擊，導致引流線和導線對鐵塔進行閃絡放電，這將導致輸電線路跳閘并且產生雷電危險，例如絕緣子被擊穿。線路雷擊防護的基本原理是通過合理、有效的手段將雷電流的能量盡可能的引入到大地，其基本思路是疏導而不是堵雷更不是消雷，這才符合能量守恒定律。

4? 架空路線雷擊的原因

通常電網線路都是架設在露天區域，如果遭遇雷電等極端惡劣天氣，將會出現電網線路雷擊故障，影響線路的安全運行。導致線路出現雷擊故障的原因具體如下。

（1）安全技術不到位。多數架空路線配電設備未按照規定安裝對應防雷裝置。部分配電線路在設計規劃時未按照地區實際特點采用針對性的防雷措施，少數配電線路仍使用閥式避雷器。

（2）桿塔和架空地線安全隱患。部分主網線路水泥桿主要是利用內部鋼芯接地，當雷電流通過桿內鋼芯時會導致水泥桿爆裂，特別是表面風化嚴重的電線桿。部分線路的保護角設計不合理，極大地影響繞擊。例如，某多雷電區域，設置保護角時，不滿足110kV輸電線路雙避雷線保護角小于20°要求。

（3）絕緣子安全隱患。對于多雷電地區，還存在合成絕緣子安全隱患。多數地區在選擇絕緣子型號時比較注重絕緣子的維護指標和檢測指標，導致主網線路在多雷區域使用大量合成絕緣子。該類絕緣子兩端均壓環短接空氣間隙，絕緣子耐雷水平明顯低于同等高度的瓷絕緣子。按照規定可知，合成絕緣子不適用于雷擊多發區域。

（4）絕緣導線安全隱患。部分配電網使用的絕緣導線存在安全隱患。我國110kV配電線路基本都采用架空絕緣導線。由于架空絕緣導線與傳統線路的防雷措施無差異，導致雷電傷害后多條饋線出現斷路器跳閘問題，進而引發雷擊絕緣線斷線安全事故。為使裸導線線路避雷器安裝便利，將避雷器直接安裝在易發生雷擊傷害的部位，但也降低了傳統線路的防雷能力。使用絕緣導線后，避雷器只能安裝在斷路器兩側隔離開關和配電變壓器等部位，其他部位無法安裝避雷器，降低了線路的防雷能力。此外，由于絕緣導線無裸露部位，安裝時必須剝離絕緣層，降低了線路的防雷能力。

（5）架設環境影響。線路運行期間面臨雷電天氣，極易產生雷擊故障。由于雷電天氣的發生場所不固定，因此無法采取有效措施進行預防。特別是地形地質復雜地區，雷電天氣的雷擊發生率較高。線路運行期間一旦發生雷電天氣，都會對電網線路產生不同程度的影響，進而導致無法正常供電。

5? 110kV架空線路綜合防雷技術

（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。

（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）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。

（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。

（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。

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：

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