淺談110kV 架空輸電線路防雷設計措施

王澤宇

（中煤西安設計工程有限責任公司，陜西 西安 710054）

0 引言

現如今，許多城市的環境改善需要眾多電力，城市的發展也離不開110kV 架空輸電線路。大型油田、礦區分散在幾十千米甚至幾百千米的范圍內，多采用110kV 架空輸電線路，但是110kV 架空輸電線路存在著許多影響因素，尤其是容易受到雷擊的影響，導致110kV 架空輸電線路存在著不安全的現象[1]。因此，對110kV 架空輸電線路防雷設計措施的研究成為熱點，加強對其保護裝置和防雷系統的研究，能夠提高其供電可靠性，確保110kV 架空輸電線路正常、穩定工作。

1 架空110kV 輸電線路特點分析

1.1 可靠性要求

高通常情況下，架空110kV 輸電線路在實際運行的過程中，對可靠性的要求極高，主要原因是架空110kV 輸電線路需要輸送的電力能源容量很大，在電網電源點方面與負荷中心方面具有一定的重要作用，如果發生風險隱患問題或是安全事故，不僅會引發嚴重的經濟損失，還會對供電安全性造成危害，因此整體供電系統運行期間架空110kV 輸電線路具有可靠性要求高的特點。

1.2 參數復雜性

強架空高壓輸電線路在實際運行的過程中，各類參數非常復雜，線路的結構參數較為煩瑣，主要因為架空110kV 輸電線路的110kV 桿塔樁存在較多的絕緣子和長度較高的絕緣子串，整體的高桿塔噸位大，一旦發生倒塌事故，將會引發嚴重經濟損失，因此線路結構參數非常復雜，對各類零部件的要求極高。另外，架空110kV 輸電線路運行期間額定電壓，周圍帶電體的電場強度高，再加上沿線的地理環境復雜煩瑣，可能會穿越峽谷高山，因此整體線路的參數較為復雜，需要科學合理進行設計和施工，確保結構的設計質量和施工質量符合標準規范。

2 雷電的危害

2.1 直擊雷與側擊雷

直擊雷指的是雷電直接擊中地面的某一種物體，側擊雷則指的是雷電擊中高聳物體的側面。這2 種雷擊均具有強大的破壞力，一旦雷電直接擊中高層建筑物，若無法及時泄放雷電流，必然會導致高層及其內部的電氣設施遭受一定程度的損壞，嚴重時還會引發爆炸、火災等事故[2]。

2.2 閃電感應

一旦發生閃電，極易在其附近導體上產生一定量的雷電電磁感應與雷電靜電感應，還會導致金屬部件之間出現電火花。若內部的金屬管線或設備未嚴格做好等電位連接或接地處理，由此產生的閃電感應極易導致金屬管線或設備產生巨大的電壓，輕則導致設備損壞，重則危及居民的生命安全。

2.3 閃電電涌入侵

當雷電天氣現象發生時，由此產生的雷電波極易通過金屬管道、電纜線路、架空線路等入侵到建筑物內部，導致其中的電子設備或控制系統遭受損壞。現如今，高層建筑的防雷是一項系統、復雜的工程項目。雷擊種類繁多，單憑簡單的防雷設施無法避免雷電對建筑的影響[3]。因此，必須充分掌握雷擊入侵途徑，與高層建筑的實際情況相結合，且綜合考慮建筑物雷擊狀況及影響，采用綜合防雷技術，最大限度減少雷擊造成的影響及危害。

3 110kV 架空輸電線路防雷設計要點

3.1 設計要求

（1）設計前實地反復測量，降低桿塔接地電阻在110kV 架空輸電線路防雷設計前，必須對實地進行反復測量，要根據地區的實際情況進行設計。在測量過程中，必須要保證測量的準確性，利用先進的測量設備對其進行測量。

（2）合理架空輸電線路避雷線合理架設避雷線能有效防止雷電直擊110kV 架空輸電線路，降低線路的雷擊跳閘率。通過避雷線能夠將雷擊帶來的電流進行分流處理，能夠減小因110kV 架空輸電線路桿塔過高而使塔頂電位升高的影響。此外，合理設計架空輸電線路的避雷線能夠降低工程的施工成本，有效減少雷擊對110kV 架空輸電線路的影響。因此，在設計過程中必須要合理地設計架空輸電線路的避雷線。

（3）增加架空線中耦合地線的數量，合理設置放電間隙耦合地線能夠降低線路的反擊跳閘率，而且在架空輸電線路遭受雷擊時，可以提高架空輸電線路的防雷擊能力，從而能夠承受電流較大的雷擊，并且能夠降低反擊跳閘率。耦合地線可以增加導線和地線之間的耦合作用，降低桿塔的分流系數。但是耦合地線會受到桿塔結構、桿塔強度等其他因素的影響，使耦合地線難以發揮出最大作用。

（4）選擇合理的輸電線路避免110kV 架空輸電線路雷擊事件最有效的設計方法就是選擇合理的輸電線路，選擇合適的輸電線路能夠有效避免雷擊事件。在110kV 架空輸電線路防雷設計過程中，應盡可能將輸電線路路徑設置在遠離雷擊好發區的地方，當實在難以避開雷擊好發區時，應盡量選擇部分避開。對于l10kV 輸電線路防雷設計來說，那些雷擊現象頻發的地區一般稱為“易擊區”或“選擇性雷擊區”，根據地區的實際情況，選擇合適的輸電線路，必須要選擇發生雷擊事件較少的地區[4]。同時也要避開潮濕、環境惡劣等地區，根據考察的實際情況去合理設計架空輸電線路，從而最大程度地減少雷擊給110kV 架空輸電線路帶來的影響。

（5）安裝可控放電避雷針，裝設自動重合閘裝置現如今，新型材料和先進的技術不斷被應用在防雷設計中，出現了可控放電避雷針和自動重合閘裝置，提高了架空輸電線路的防雷能力，減少雷擊對架空輸電線路的影響。自動重合閘裝置能夠在線路受到雷擊時自行消除閃絡性事故，減少雷擊對輸電線路造成的二次傷害和永久傷害[5]。因此，在設計過程中，必須要加強對可控放電避雷針和自動重合閘裝置的設計，將這些先進的裝置應用到防雷設計中，提高其防雷的能力，為防雷設計提供新的方向和思路。

3.2 防雷設計措施

110kV 架空輸電線路進行雷擊防御時，一般有3種方法，即直接雷防護、側擊雷防護和感應雷防護。但這些方法并不能直接使用，還應該根據地方的天氣、海拔等實際情況來制定具體的方案，具體如下。

3.2.1 更換新型的絕緣子

絕緣材料的選擇十分重要，它不僅影響輸電的性能，而且也能影響抗雷擊的效果。所以，選擇合適的新型絕緣子十分重要，必須按照實際情況去選擇合適的絕緣子，要把經常遭受雷擊地方的絕緣子進行一定程度的強化處理。新型的絕緣子應該采用高分子復合材料，這種材料的抗電擊性比傳統的絕緣子更強。采用新型絕緣子在一定程度上優化了輸電線路的效率，也降低了跳閘的風險，極大降低了抗雷擊的風險。

3.2.2 選擇合適的土壤和放置角度進行天然降壓

進行施工放置輸電設備時，一定要考慮天氣、海拔等因素，以便為線路搭建和線路規劃等提供便利。在施工時也要注意塔的高度和塔底的深度，也應該在其周圍放置一些地電阻。要選擇合適的角度去安放地電阻，因為接地電阻角度關系到抗電壓的效果。對接地電阻應該避免在山和田的交界處、沼澤、湖泊、水庫、峽谷的順風口等地方安置。

3.2.3 做好后期的維護工作

后期的維護工作也很重要，因為在后期可能出現雷擊后絕緣皮軟化、分化等現象；也要對設備進行定期維護和檢查，防止設備出現老化。

3.2.4 架設耦合地線

接地電阻可以保證縱向的電壓降低及較小的流失量，具有良好的經濟價值，也可以保證周圍的居民不會形成跨步電壓等，從而保證周圍居民的生命安全。要進行架設耦合地線，就是在輸電線導線的下面，多加一根用于接地的導線，來提高抗雷擊的能力，同時也避免輸電線路出現反擊跳閘的現象。在鋪設耦合地線時，要根據桿塔結構來合理設計耦合地線的鋪設線路，同時也要降低桿塔接地的電阻，具體來講就是借助減小桿塔的沖擊接地電阻，來提升抗雷擊的能力，進而提升輸電線路的抗雷能力。該技術提升了110kV 架空輸電線路的抗雷擊能力，改變了接地電極的外形埋入深度，從而需修改接地電阻值。降低桿塔接地電阻有兩種方法，即水平外延接地和深埋式接地。水平外延接地一般針對區域中存在水平放射的情況，這種方法雖然能夠有效提高抗雷擊的能力，但會提高施工的成本；深埋式接地適用于土地電阻率十分低的時候，在土地條件允許的情況下，運用科學技術適當地加入降阻劑，現如今多采用新型的高分子骨架降阻劑來有效降低接地電阻。

4 優化高壓輸電架空線路防雷能力的措施

（1）強化施工人才的管理力度。工程項目施工期間要想確保各類施工技術的良好應用，不僅需要制定較為完善的工藝流程方案，還需強化人才方面的管理力度，通過對人才的有效管控，提升技術應用的專業性和規范性，預防出現施工工藝問題或是不足。一方面，企業應聘用專業能力和工作經驗，符合規范標準的優秀人才。另一方面，要求在實際工作中結合具體的施工工藝流程和實際情況，強化人才的培養和培訓力度，提升人員的專業能力。最后，制定相應的責任制度和考核機制，以此增強每位人員認真負責施工的積極性和責任感。

（2）施工工藝流程的管理。工程項目施工期間工藝流程的管理非常重要，一旦出現施工工藝流程的問題，將會導致工程的施工質量和水平不符合要求，對項目的良好建設和發展造成不利影響，因此，建議企業在工程項目施工的過程中制定完善的工藝流程管理機制和體系，確保各項工藝流程能夠符合標準。首先，全面分析設計圖紙的內容，按照當地區域氣候環境和地理環境的勘察結果，篩選最佳的工藝技術方案，明確不同工藝流程的規范要求，提出各個工藝環節的施工標準。其次，施工之前應安排各個部門的人員進行工藝流程的分析和考察研究，一旦發現存在工藝流程的缺陷或是問題，就要及時進行整改和優化，切實明確各個施工步驟的標準規范，預防出現工藝流程方面的問題或是不足，提升工程項目的施工水平，確保相關的工藝流程優化性和完善性，為項目施工工作的良好開展夯實基礎。

（3）施工工藝流程的管理。工程項目施工期間工藝流程的管理非常重要，一旦出現施工工藝流程的問題，將會導致工程的施工質量和水平不符合要求，對項目的良好建設和發展造成不利影響，因此，建議企業在工程項目施工的過程中制定完善的工藝流程管理機制和體系，確保各項工藝流程能夠符合標準。首先，全面分析設計圖紙的內容，按照當地區域氣候環境和地理環境的勘察結果，篩選最佳的工藝技術方案，明確不同工藝流程的規范要求，提出各個工藝環節的施工標準。其次，施工之前應安排各個部門的人員進行工藝流程的分析和考察研究，一旦發現存在工藝流程的缺陷或是問題，就要及時進行整改和優化，切實明確各個施工步驟的標準規范，預防出現工藝流程方面的問題或是不足，提升工程項目的施工水平，確保相關的工藝流程優化性和完善性，為項目施工工作的良好開展夯實基礎。

（4）強化施工人才的管理力度。工程項目施工期間要想確保各類施工技術的良好應用，不僅需要制定較為完善的工藝流程方案，還需強化人才方面的管理力度，通過對人才的有效管控，提升技術應用的專業性和規范性，預防出現施工工藝問題或是不足。一方面，企業應聘用專業能力和工作經驗，符合規范標準的優秀人才。另一方面，要求在實際工作中結合具體的施工工藝流程和實際情況，強化人才的培養和培訓力度，提升人員的專業能力。最后，制定相應的責任制度和考核機制，以此增強每位人員認真負責施工的積極性和責任感。除此之外，相關施工管理部門在開展管理工作的過程中還需強化對完材料和機械設備的管理力度，制定完善的材料和設備質量檢驗方案和機制體系，準確識別材料或是機械設備的質量缺陷問題，針對性地進行管理和控制，確保項目的施工質量能夠合標準規范。

5 結語

高壓架空輸電線路在長期運行的過程中，除受到雷擊、污穢、鳥害等自然因素侵蝕，還需承受重負荷、“迎風舞動”等機械應力作用，由此造成的線夾損壞、松動、放點間隙絕緣子自爆等問題，均會降低線路的防雷性能。為了從根本上解決該類問題，一方面，完善的雷電監測機制必不可少；另一方面，需不斷更新架空輸電線路設計工藝，在多方共同努力下，降低風險發生率。