鄭立功

摘? ? 要：隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對電力供應(yīng)需求量要求加大，電力建設(shè)穩(wěn)步推進，110kV輸電線路建設(shè)項目增多，使得輸電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜。同時，多數(shù)線路都架設(shè)在土壤電阻率高、多雷電區(qū)域，顯著提升了線路雷擊跳閘發(fā)生率。因此，加強110kV架空線路防雷很有必要。

關(guān)鍵詞：110kV;架空線路;防雷措施

1? 引言

電力系統(tǒng)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(tǒng)不可或缺的部分。據(jù)統(tǒng)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(xiàn)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(guān)的關(guān)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(dǎo)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(guān)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(shè)備的絕緣水平，給變電站電力設(shè)備帶來危害。因此，應(yīng)充分注意線路防雷。根據(jù)過電壓的形成過程，線路產(chǎn)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(yīng)引起的，也可以稱為感應(yīng)雷電過電壓。另一種是線路上引起的雷擊過電壓。運行經(jīng)驗表明，直接雷擊對高壓電力系統(tǒng)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(jīng)常引起絕緣子閃絡(luò)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(dǎo)致輸電導(dǎo)線發(fā)生擺動震蕩，并橫向碰擊，導(dǎo)致引流線和導(dǎo)線對鐵塔進行閃絡(luò)放電，這將導(dǎo)致輸電線路跳閘并且產(chǎn)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(dǎo)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(wǎng)線路都是架設(shè)在露天區(qū)域，如果遭遇雷電等極端惡劣天氣，將會出現(xiàn)電網(wǎng)線路雷擊故障，影響線路的安全運行。導(dǎo)致線路出現(xiàn)雷擊故障的原因具體如下。

（1）安全技術(shù)不到位。多數(shù)架空路線配電設(shè)備未按照規(guī)定安裝對應(yīng)防雷裝置。部分配電線路在設(shè)計規(guī)劃時未按照地區(qū)實際特點采用針對性的防雷措施，少數(shù)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(wǎng)線路水泥桿主要是利用內(nèi)部鋼芯接地，當雷電流通過桿內(nèi)鋼芯時會導(dǎo)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(shè)計不合理，極大地影響繞擊。例如，某多雷電區(qū)域，設(shè)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(qū)，還存在合成絕緣子安全隱患。多數(shù)地區(qū)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(dǎo)致主網(wǎng)線路在多雷區(qū)域使用大量合成絕緣子。該類絕緣子兩端均壓環(huán)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(guī)定可知，合成絕緣子不適用于雷擊多發(fā)區(qū)域。

（4）絕緣導(dǎo)線安全隱患。部分配電網(wǎng)使用的絕緣導(dǎo)線存在安全隱患。我國110kV配電線路基本都采用架空絕緣導(dǎo)線。由于架空絕緣導(dǎo)線與傳統(tǒng)線路的防雷措施無差異，導(dǎo)致雷電傷害后多條饋線出現(xiàn)斷路器跳閘問題，進而引發(fā)雷擊絕緣線斷線安全事故。為使裸導(dǎo)線線路避雷器安裝便利，將避雷器直接安裝在易發(fā)生雷擊傷害的部位，但也降低了傳統(tǒng)線路的防雷能力。使用絕緣導(dǎo)線后，避雷器只能安裝在斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)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(dǎo)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(shè)環(huán)境影響。線路運行期間面臨雷電天氣，極易產(chǎn)生雷擊故障。由于雷電天氣的發(fā)生場所不固定，因此無法采取有效措施進行預(yù)防。特別是地形地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)，雷電天氣的雷擊發(fā)生率較高。線路運行期間一旦發(fā)生雷電天氣，都會對電網(wǎng)線路產(chǎn)生不同程度的影響，進而導(dǎo)致無法正常供電。

5? 110kV架空線路綜合防雷技術(shù)

（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1km，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(shù)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(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，提升線路運行安全性。

（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110kV電流輸電線路的安全。

（3）優(yōu)化改善接地裝置。維護架空線路期間，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。對于水泥桿塔線路，需在距離桿塔4m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)。

（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(qū)的線路桿塔，在處理期間會受到塔頭結(jié)構(gòu)設(shè)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(jīng)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(jīng)濟性。

（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。對導(dǎo)線進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中具有較高經(jīng)濟性。根據(jù)架空線路布設(shè)條件可知，110kV電壓等級輸電線路需全線架設(shè)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(guī)劃設(shè)計初期需明確避雷問題。根據(jù)工程實際情況合理選擇滿足施工要求的接地網(wǎng)。設(shè)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(shè)計功能問題。設(shè)計避雷裝置時，應(yīng)深入調(diào)查和分析雷電活動區(qū)域的地形特點，并聯(lián)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(wěn)定運行。

參考文獻：

[1] 李志強.110kV架空輸電線路防雷技術(shù)措施的研究[J].科技風，2017（13）.

[2] 江濤.110kV架空輸電線路綜合防雷技術(shù)探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（27）.