曾惠敏（廣東電網(wǎng)河源連平供電局，廣東河源 517100）

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110kV輸電線路防雷技術(shù)研究

曾惠敏
（廣東電網(wǎng)河源連平供電局，廣東河源 517100）

【摘要】雷擊是導(dǎo)致輸電線路跳閘的主要因素之一，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了巨大威脅。線路防雷問(wèn)題是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，要做好輸電線路的防雷，需要對(duì)雷害的規(guī)律進(jìn)行研究，在采取針對(duì)性的防雷措施。本文對(duì)輸電線路的雷害特點(diǎn)展開研究，提出了具有適用性的防雷措施，對(duì)輸電線路的防雷整改具有重要的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】輸電線路 雷擊跳閘 耐雷水平 防雷

1 引言

高壓線路容易由于雷擊造成的跳閘事故，特別是在多雷、地形復(fù)雜、土壤電阻率高的地區(qū)，雷擊導(dǎo)致的事故更多。尋求有效的防雷技術(shù)是電力工作者的重點(diǎn)研究課題。

長(zhǎng)期以來(lái)，為了提高輸電線路的耐雷水平，降低雷擊造成的跳閘次數(shù)，電力系統(tǒng)采取了大量的輸電線路防雷措施。在防雷措施中，要充分考慮到線路走廊的雷電活動(dòng)特點(diǎn)、地形地貌的差異，用差異化防雷的原則進(jìn)行防雷，提高經(jīng)濟(jì)性和防雷效果。本文建立了雷電放電模型，結(jié)合影響線路耐雷水平因素，提出了幾點(diǎn)110kV輸電線路的綜合防雷措施。

2 雷電放電模型

雷擊是一種小概率事件，關(guān)于雷電特性的諸多因素需要大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。建立雷電流等值計(jì)算模型對(duì)防雷設(shè)計(jì)非常重要。雷電實(shí)際上是雷云電荷向大地忽然釋放，從電源性質(zhì)來(lái)看相當(dāng)于電流源，可把它當(dāng)做沿著固定波阻抗的雷電通道向地面?zhèn)鞑サ倪^(guò)程，故建立下圖1所示的計(jì)算模型。

在雷電放點(diǎn)過(guò)程中，雷擊地面時(shí)流過(guò)電流i如下式。

式中，Z0為雷電通道波阻抗；ZC為導(dǎo)線的波阻抗；2i0為等值電流源電流。

3 線路耐雷水平影響因素

3.1 桿塔接地電阻

在土壤電阻率高的地區(qū)，桿塔接地電阻偏高，其耐雷水平低，反之耐雷水平則高。在不同接地電阻值下，某地區(qū)110kV輸電線路的耐雷水平如下表1所示。

3.2 線路單、雙避雷線保護(hù)

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，架設(shè)雙避雷線的110kV輸電線路，其線路雷擊跳閘率比架設(shè)單避雷線的110kV輸電低。不同方式下，某地區(qū)110kV輸電線路在的耐雷水平和跳閘率如下表2所示。

3.3 耦合地線

耦合地電具有分流作用，能夠增加導(dǎo)線和地線之間的-耦合系數(shù)，降低了等值波阻抗，起到了控制導(dǎo)線上雷電波波頭的作用，從而使得絕緣子上的電壓降低，阻止了線路的閃絡(luò)現(xiàn)象，因而提高了線路的耐雷水平。同時(shí)它也能夠?qū)讚魲U塔的雷電流起到分流作用，降低了塔頂電位。另外，耦合地線提高了桿線處的地電位面，減少了桿塔的有效高度，降低了雷擊塔頂時(shí)導(dǎo)線的感應(yīng)電壓，也提高了耐雷水平。

4 110kV輸電線路防雷措施

4.1 降低桿塔接地電阻

通過(guò)降低桿塔接地電阻，能夠提高輸電線路的反擊耐雷水平，通常包括物理降阻和化學(xué)降阻兩種方式。物理降阻方法有：更換接地電極周圍的土壤；延長(zhǎng)接地電極；將接地電極深埋；使用復(fù)合接地體等?；瘜W(xué)降阻的方法是指在接地電極周圍敷設(shè)降阻劑，從而降低了土壤電阻率。水平或垂直接地體施加降阻劑如下圖2，圖3所示。

4.2 架設(shè)耦合地線

架設(shè)耦合地線是在導(dǎo)線下方增加一條接地線，能夠提高線路反擊耐雷水平，一般應(yīng)用在降低桿塔接地電阻較難的時(shí)候。耦合地線增加了導(dǎo)線和地線之間的耦合作用，也降低了桿塔的分流系數(shù)，從而起到提高線路耐雷水平的作用。在安裝耦合地線時(shí)，要考慮到耦合地線與導(dǎo)線之間的距離配合，增強(qiáng)桿塔強(qiáng)度，注意耦合地線對(duì)地

表1　不同接地電阻值下某地區(qū)110kV輸電線路的耐雷水平

表2　不同方式下110kV輸電線路在的耐雷水平和跳閘率

············

距離，以確保人身安全。

4.3 采用雙避雷線與負(fù)保護(hù)角

從上文可知，雙避雷線具有更好的避雷效果，其保護(hù)角越小，則防繞擊效果越好。在減小避雷線保護(hù)角技術(shù)時(shí)要特別注意，避雷線外移減小保護(hù)角時(shí)應(yīng)，不能外移過(guò)多，應(yīng)確保兩根地線之間的距離不超過(guò)地線與導(dǎo)線距離5倍。在減小保護(hù)角時(shí)，還可設(shè)計(jì)更緊湊的輸電線路，減小輸電走廊。在制定方案時(shí)，要綜合考慮增加防雷效果和改造費(fèi)用等因素，確定最優(yōu)的方案。

4.4 易擊段桿塔加裝線路避雷器

避雷器能夠有效提高安裝處線路的繞擊和反擊耐雷水平，其技術(shù)原理為：避雷器與絕緣子串并聯(lián)，當(dāng)雷電繞擊線路，或者絕緣子兩端產(chǎn)生過(guò)電壓時(shí)，避雷器動(dòng)作。由于避雷器具有非線性伏安特性，其殘壓低于線路絕緣子串的閃絡(luò)電壓。雷電流通過(guò)避雷器釋放后，工頻電弧會(huì)在第一次過(guò)零時(shí)熄滅，系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)，而線路兩端的斷路器不會(huì)跳閘，因此提高了線路的防雷作用。

4.5 安裝側(cè)向避雷針

由于針型物比線型物更容易產(chǎn)生迎面先導(dǎo)；攔截下行先導(dǎo)，因此在桿塔上安裝避雷針能夠增強(qiáng)避雷線對(duì)弱雷的吸引能力，增加了避雷線的保護(hù)范圍。對(duì)于已經(jīng)建造好的線路，改變避雷線數(shù)量或保護(hù)角非常困難，成本很高，需要大量的人力物力。而在桿塔橫擔(dān)上直接加裝側(cè)向避雷針，既起到了增加保護(hù)效果的作用，有簡(jiǎn)單實(shí)用。

4.6 加強(qiáng)絕緣，更換新型絕緣子

將傳統(tǒng)的瓷絕緣子換成玻璃絕緣子，能有效提高線路絕緣水平，改善了閃絡(luò)事故現(xiàn)象。而玻璃絕緣子失效表現(xiàn)為零值自破，大大減少了絕緣子的維護(hù)檢測(cè)工作。在具體絕緣配置過(guò)程中，對(duì)近年來(lái)容易遭受雷擊的桿塔、耐張桿塔、大跨越的桿塔、位于山頂?shù)臈U塔、加裝了側(cè)向避雷針的桿塔，可以考慮增加一片絕緣子。

4.7 采用并聯(lián)保護(hù)間隙技術(shù)

這種技術(shù)是利用在絕緣子串兩端并聯(lián)一對(duì)金屬電極構(gòu)成間隙，在雷擊線路時(shí)，閃絡(luò)會(huì)在該間隙處，從而避免電弧燒壞絕緣子串。其具體原理為：線路遭受雷擊時(shí)，絕緣子串兩端存在雷電過(guò)電壓，但保護(hù)間隙首先放電，工頻電弧在間隙之間的放電通道引導(dǎo)至電極端頭，并在此處燃燒，最終吹開及消散，避免了電弧在絕緣子上燃燒。

5 結(jié)語(yǔ)

本文分析了線路耐雷水平影響因素，提出了降低桿塔接地電阻、架設(shè)耦合地線、采用雙避雷線與負(fù)保護(hù)角等7種防雷措施，在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)桿塔具體地形地貌、檔距跨越大小等現(xiàn)場(chǎng)具體情況，采取綜合防雷措施將起到最好的保護(hù)效果，能夠最大程度上降低雷擊跳閘事故的發(fā)生。

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