110kV输电线路雷击事件分析及防范措施

110kV输电线路雷击事件分析及防范措施

王英燕

（义乌市输变电工程有限公司供配电服务分公司浙江省义乌市322000）

摘要：近年来，110kV输电线路在国家电能输送分配方面取得良好的进展，110kV输电线路沿线通常有避雷线的保护。但是，由于110kV的输电线路架设的地点都是选择尽可能的远离城市、村庄等人员密集的地方，这就使得架设地点往往会选择山地、丘陵以及平原等地带；相比于平原地带，山地、丘陵地带地形起伏变化大、天气多变以及地形复杂使得输电线路遭受雷击的几率更大，造成输电线路外绝缘被击穿以致闪络放电、线路跳闸发生严重的停电事故等，这些都在一定程度上对确保110kV输电线路的有效、高效供电有负面的影响。

关键词：110kV输电线路；雷击事件；防范措施；

电网中的事故多以输电线路的故障为主，而输电线路的故障又以雷击跳闸事故最为突出，尤其是架设于山区的线路，线路故障大多是由于雷击跳闸引起的。

一、110kV输电线路被雷电击中时的雷电流

110kV输电线路被雷电击中时的雷电流指的是在雷电击中地面上接地系统的目标之后再通过接地装置向外界释放能量所表现出的电流值。相对于110kV输电线路的雷电流一般情况可在输电线路的避雷针上安装专门的雷电电流计进行粗略的测量。需要注意的是，110kV输电线路的雷电流值并非是固定不变的，雷电流值随时都在变化。有相关的经验以及实验数据显示，110kV输电线路在受到雷击时，产生的雷电流值的大小与周围的自然、气象等环境有一定的关联。因此，在110kV输电线路架设以及选址中，电力部门可以运用当地自然、气象等基本条件采取合理的防雷保护措施。当前经济条件下，雷电对110kV输电线路的安全运行有很大的危害，110kV输电线路作为国家区域电能配送转换的心脏，在平时的运行中输电线路遇到雷击从而导致输电线路的跳闸与有无架空地线、地线的特点、输电线路的闪络放电、遭受雷击时的雷电流值的大小以及输电线路的杆塔接地电阻是否标准等因素有关，这也就使得雷电反击、雷电绕击成为110kV输电线路最普遍的雷电危害。

二、110kV输电线路雷击事件分析

110kV输电线路遭受雷击跳闸时表现的是雷电反击，也就是所说的直击雷。它是由于雷电击中输电线路的电线杆、避雷设施或者是输电线路塔之后，超强的雷电流击穿大地，再加上输电线路的杆、塔等接地电阻没有达到设计的要求进而造成接地电压瞬间升高，同时输电线路产生更高的感应电压，这种雷电反击放电现象威力非常大，放电电压瞬间可以高达几万伏甚至是成百上千万伏，瞬时电流值可以达到几十万安。在雷电的所包围的区域内会被雷电流的高温灼伤或者是融化。110kV输电线路遭受的雷电反击多为击于塔顶周围的避雷线或者是塔顶的设施，导致单相、多相瓷瓶的闪络，进而致使输电线路发生跳闸事故。某输电线路雷击跳闸统计数据显示：2016年110kV及其以上输电线路雷击跳闸率为3.21次/百公里•年，110kV及其以上输电线路雷击线路跳闸总次数为41次，占公司110kV及其以上输电线路雷击线路跳闸总次数（170次）的24.12%。线输电线路雷击跳闸占跳闸总次数的一半以上，雷击是造成线路故障的主要原因。运行中未能及时检出并更换线路零值绝缘子，造成线路绝缘水平降低。线路大都经过石山地区，杆塔地网多处于山石之中，周围土壤较少，这是杆塔接地电阻偏高的主要原因。线路设计中，未测量杆塔地区土壤电阻率，杆塔接地网型式设计无针对性，造成新投线路杆塔接地网接地电阻超标。杆塔接地网先天缺陷是造成接地电阻不合格的又一原因。

三、防范措施

1.雷电绕击频繁的线路杆塔安装可控放电避雷针和线路密集的高杆塔下层导线的下方架设耦合地线。加强110kV架空线路防雷的重要措施是将“绕击转化为反击”。根据电网线路运行经验地闪雷的雷电流在30kA及以下约占50%以上。根据前面的计算，线路杆塔的反击耐雷水平远高于其绕击耐雷水平，武钢电网110kV架空线路以往的雷害事故也表明反击雷跳闸要比绕击雷跳闸少，在雷雨季节出现低幅值的雷电流的概率大大高于高幅值的雷电流，即出现足以引起线路沿绝缘子串闪络（反击）大雷电流可能性较小。因此，尽可能地将小雷电流的雷引到避雷线或塔顶、塔身或横担上来，由于线路反击耐雷水平较高，此时引到塔身上的小雷电流在杆塔上产生的电位不可能造成线路绝缘子串的闪络，从而可大幅度地减小线路遭受雷击（绕击）跳闸概率。防范雷电绕击最有效的措施在杆塔顶部加装可控放电避雷针、在导线下方架设耦合地线及减小架空地线保护角（该措施适用新建线路）。

2.110kV线路多雷区、易击点、高土壤电阻率地区、大跨越档距高杆塔上安装线路型氧化锌避雷器。安装的氧化锌避雷器与相导线绝缘子串是并联，防护线路绝缘雷击闪络（包括反击和绕击闪络）。线路氧化锌避雷器分为带外部串联间隙和不带外部串联间隙两种结构型式。外部串联间隙起隔离相导线上运行电压的作用，避雷器本体氧化锌电阻片起限制工频续流的作用，使外串间隙自动熄弧恢复正常。在线路正常运行时，避雷器不承受持续的工频电压作用，因而不存在电老化和热稳定问题。外串间隙仅在雷击时导通时间很短，氧化锌电阻片吸收能量很小，减少了避雷器本体因受潮和表面污秽引起的线路故障问题。

3.综合防雷装置。综合防雷装置的投资小，主要是通过形成电磁屏蔽网来中和雷云电荷，降低雷云电场的强度，减少线路被雷击的概率。综合防雷装置虽然在防雷原理、应用效果上都存在争议，但在云南电网的应用较为普及。

4.线路水平侧针。1）针比线更容易产生迎面放电去拦截下行先导，可加强地线或杆塔的吸雷能力。2）水平方向装设短针能更有效地吸引渗透至较低空间而发生绕击跳闸的弱雷，同时又不会增加对强度很大而定位于较高空间的强雷的吸引力。

5.放电间隙。放电间隙不能降低线路的雷击跳闸率，但可以保护绝缘子免遭雷击破坏。要注意放电间隙大小的选择，经过计算按0.75倍绝缘子串绝缘高度选取招弧角间隙长度即可获得96%以上的保护效果。110kV绝缘子长度为1.2米左右，放电间隙的距离约为0.7米，220kV绝缘子长度为2.3米左右，放电间隙的距离应取1.6米较为合适。放电间隙的安装还可改善绝缘子串上的电压分布，起到一定的均压作用，提高绝缘子串的冲击放电电压。

6.运行维护方面。尽快完善绝缘子零值检测和绝缘子分布电压测试工作。定期进行绝缘子零值检测，发现雷击零值绝缘子应及时更换，对于单串绝缘子劣化片数达到或超过以下标准时应在10个工作日内进行更换。加强杆塔接地电阻检测及接地电阻不合格杆塔的降阻改造。加强设计审查，在线路设计时应以杆塔附近土壤的电阻率为依据，设计相应型式的接地装置。做好接地装置的施工、监理与验收工作，从源头把好质量关；进行运行线路杆塔接地电阻检测，重视杆塔接地电阻测试及接地引下线锈蚀情况检查工作，将接地电阻值测准，并及时处理锈蚀严重的接地网或引下线，使防雷措施更具有针对性，减少不必要的投资。对接地电阻不合格杆塔的改造中应注意两个原则：一是改造杆塔接地电阻的方法很多，通常采用增设水平或垂直接地引线的方法。当土壤电阻率较高，靠增设接地引线无法有效降阻时，也可采用降阻剂、接地模块，甚至必要时采用深井立体接地等多种方式。二是接地网改造应重视经济技术比较，对投入较大但效果并不明显的杆塔，可以通过在该杆塔上加装线路避雷器等方法提高线路耐雷水平。

结语：

对于线路雷击防护，既要强调综合防雷的思想，又要区分每种技术措施的针对性和有效性，还要进行各种技术措施的经济比较。根据不同的外部环境，不同的运行方式，从线路设计、施工、运行维护等方面全过程加强对线路防雷的管理和不断总结并持续改进，因地制宜地采取不同的防雷手段。

参考文献：

[1]吴家鑫.浅谈110kV高压输电线路的防雷措施[J].科技资讯，2016（10）.

[2]佟岗，姬云东，方同海.110kV输电线路的雷电防护[J].黑龙江科技信息，2017（13）.

[3]左来明，张凌云.高压输电线路综合防雷技术研究[J].东北电力技术，2017（02）.