110kV输电线路雷击故障分析与防雷对策

110kV输电线路雷击故障分析与防雷对策

邓小峰

国网四川省电力公司大竹县供电分公司四川大竹635100

摘要：随着社会发展，人民在日常生活之中对电力的要求越来越高，生活之中的用电量也随之增加，为了满足民众对电力方面的需求，高效的电力系统必不可少，配网线路作为电力系统重要的一部分，重要性不言而喻。电力能源在输送的过程中会受到众多不良因素的影响，导致能源输送的稳定性和可靠性受到严重的影响。对于我国110kV输电线路的运行进行深入调查发现，经常会受到雷电自然因素的破坏，不仅导致电力输送的稳定性受到了非常不良的影响，同时对于电力企业还造成了严重的经济损失。本文以某地区110kV输线路雷击跳闸情况为基础，对雷击故障和防雷对策进行了分析，希望对相关人员有所帮助，促进我国电力行业的不断的发展，为人们提供一个安全、稳定的电力能源输送环境。

关键词：?输电线路；雷击；防雷；策略

1、引言

配网线路在我国电力系统之中占据着重要位置，关系到我国的输电网路能否正常工作。雷电的释放通常伴随着强的电磁场和极大的电流冲击，往往对地面建筑物、高压输电线路造成威胁。雷击对输电线路的破坏主要表现为大的冲击电流形成雷击过电压造成绝缘闪络，更严重的雷击会破坏电力设备绝缘性，造成停电事故。近年来气候的反常引起了雷击数量的增加，特别处于山区的高压输电线路，每年雷击造成的输电线路跳闸事故占线路跳闸总次数的50%~70%，山区高压输电线路的防雷击保护是线路防护重点。110kV输电线路防雷技术应用是非常复杂的，其中涉及到的内容众多。相关的工作人员需要110kV输电线路运行中雷电风险进行深入分析，积极的找寻有效的措施对其进行改善，提升输电线路运行的安全性和稳定性。相关人员需要对110kV输电线路防雷技术应用的重要性有所认知，对110kV输电线路防雷技术措施进行深入分析，全面性的提升110kV输电线路的防雷性能，下面就对相关内容进行深入分析。

2、110kV输电线路应用防雷技术措施的重要性

现阶段全球范围的气候条件逐渐恶化，雷电自然天气发生的概率也在逐渐的提升，同时雷电的强度也在有所增长。雷天自然天气会对110kV输电线路运行的稳定性和可靠性造成非常不良的影响，很有可能或导致接地导线断裂、绝缘子闪络等不良安全问题产生。还需要注重的是110kV输电线路跨越的区域范围防范，很多的输电线路建设在地势环境非常复杂的区域，这些区域因为地势地貌的特点没有良好的交通环境，一旦输电线路发生不良故障，维修工作的开展存在很高的难度。同时相关的技术人员也不能时常的对该区域输电线路，进行相关的巡视工作，导致输电线路受雷击破坏后存在的不良安全隐患不能及时的发现，最终很可能会造成严重的经济损失。我国110kV输电线路主要采用的是架空设计的形式，无论是输电线路的总体布局，还是线路架设的原理，都会导致110kV输电线路防雷性能的提升受到异性的阻碍，这也是我国110kV输电线路雷击不良事故发生概率，高于电力输送系统其它位置的重要因素。

3、案例分析

110kV输线路是四川某地区典型处于山区的高压输电线路，2007年开始投入运行，线路总长约40.53公里。地处四川省西北部山区，线路走廊有95%以上为地形复杂的高山地形；横跨多处高速公路、田地、河流，大跨度档距较多；加之该地区土质以黄壤、红壤、风化石等较为复杂，土壤电阻率较高；自投运以来属雷电跳闸事故多发线路。日益严峻的气候环境加之线路地处山区导致该线路近几年雷击跳闸事故居高不下，2010年-2016年年平均线路雷击跳闸率情况表[1]。

近年来，该地区110kV输电线路雷击跳闸率有逐渐上升的趋势，究其原因还是与地区气候环境、线路所处山区地形以及杆塔接地电阻高等因素所造成的，要想降低线路雷击跳闸率就要分析线路雷击特点，进行有针对性的防雷策略。

表3-12010年-2016年年平均线路雷击跳闸率情况表

4、雷击故障分析

为了更好的进行线路防雷，我们对杆塔所处地理地形环境、避雷线保护角、线路既有防雷设备以及杆塔接地电阻情况进行了调研，分析导致雷击跳闸率高的各种潜在因素，以便为后续防雷策略提供新的思路。

4.1山区地形的影响

该110kV输线路走廊地处山区，杆塔所处地形地理位置如图1所示；从卫星图中可以看出线路杆塔大多位于山顶、山坡或接近水库处，山区植被丰富，气候潮湿，强对流天气频繁是雷击地闪形成的良好条件。处于山坡、山顶杆塔易与周围物体形成绝对的高度落差，周围环境屏蔽效果差，根据雷电地闪形成原理，更易遭受雷击。雷暴形成前，山风会携带着很多雾状水滴，在杆塔附近的坡侧形成较大的回旋暧湿气流，在雷云下行先导的作用下，形成上行先导引起雷击线路，示意图如图2所示，这一微地形在雨季微气候的作用下，处于山顶及山坡处杆塔遭受雷击的概率将大幅度上升。

图1110kV输线路所处地形

4.2避雷线保护角的影响

避雷线在输电线路中具有分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位；能通过对导线的耦合作用减小线路绝缘子的过电压；以及对导线的屏蔽作用还可以降低线路雷电绕击率。避雷线一般是架设在铁塔的顶部，与输电线路的导线形成保护角，而减小保护角能有效增加避雷线屏蔽面，降低雷电绕过避雷线击中导线的概率，达到雷电防护目的。

4.3接地电阻的影响

根据110kV输电线路设计标准，其杆塔耐雷水平为41-63kA。杆塔接地电阻的大小直接影响着线路的耐雷水平，根据资料该地区杆塔接地电阻值都是大于10Ω的，导致线路耐雷水平无法达到国标要求，一旦有大电流经过杆塔，必定导致线路跳闸事故。

5、防雷措施

输电线路所处山区地形地理位置，雷电发生概率高，这是线路设计之初自身固有存在的问题是难以避免的。避雷线保护角大，难以抵挡部分雷电的绕击，要想降低保护角需要重新架设整条线路，这对于已建运行输电线路而言是不可取的，因为改变避雷线保护角从施工难度和经济效益方面考虑是不明智的防雷改造方案。结合上述分析，110kV输线路要想降低雷击跳闸率，有以下几点措施。

5.1降低杆塔接地电阻

塔顶电位的高低与接地电阻的大小密切相关，降低杆塔接地电阻是所有线路防雷最直接有效的方法。在高电阻率地区降低接地电阻值可采用多支线外延增加接地装置，选择潮湿肥沃的土壤置换，或采用接地网进行灌浇降阻剂的方法降低杆塔接地电阻值[2]。

5.2应用新型防雷设备

近几年大量应用在云南、贵州的新型波阻式防雷设备具有很好的防雷效果反馈，波阻式防雷设备的防雷思路是通过分析雷电冲击的特性，把电磁"场"和电磁"波"的概念引入线路防雷电领域，通过设备中的防雷器件精确控制雷电波的方法。工程设计上通过影响雷电波的时间特性、频率特性，影响雷电波的传输、冲击，用电的方法难以实现时，可以用磁的方法、电磁转换的方法，影响雷电波的危害形成，最终设备实现对雷电和操作过电压等冲击的有效控制。波阻式防雷设备能削减雷电波峰幅度可达30%以上，有效的降低作用于杆塔及其支持构架的冲击过电压幅值，可同时对线路进行反击与绕击保护，提高线路耐雷水平。并且，新型波阻式防雷器件是一个不在线的防雷设备，无需接入输电线路，与杆塔原有防雷不冲突，可与现有防雷设备结合加强杆塔防雷能力。

5.3在输电线路比较集中的位置设置引雷塔

对于线路密集位置和雷击事故发生率较高的地方，可以采取设置引雷塔的措施来保护110kV输电线路的安全，使其安全稳定地运行。引雷塔通过塔顶的放电避雷针将强雷电作用所产生的电流向下释放，最终将雷击电流导入到大地，从而减少雷击电流对输电线的损害，保证输电线安全稳定地运行[3]。

5.4加强对110kv输电线路绝缘子的防护

输电线路之中绝缘子的防护非常重要，如果绝缘子周围有灰尘，就会出现闪络的现象。110kv输电线路中的绝缘子外表层附着一层防水、防尘的材料，可以使绝缘子与灰尘和雨水隔离，增加110kv输电线路的防雷效果。我们可以应用特定的仪器检测该材料的效果，以便及时更换。对于有些环境恶劣的地区，我们应该使用效果更好的绝缘子，但是这种绝缘子成本高，不适合大量采用，应该根据实际情况进行使用。

6、结束语

综上所述，该地区110kV输电线采取了上述防雷综合措施实施，2017年雷击跳闸率降低了80%，取得了明显的效果。110kV输电线路对电力系统非常重要，对于山区的高压输电线路，非常容易遭受雷电的反击与绕击，防雷措施必须做好，相关企业部门应该结合线路走廊地形特点、地理位置、现有防雷措施、杆塔接地电阻等实际情况进行分析，提高防雷水平。

参考文献：

[1]廖洋.110kV高压输电线路的防雷保护解析[J].南方农机，2017，48(8)；149-149.

[2]李强.110kV输电线路防雷保护探讨[J].新商务周刊，2017(3)：34-35

[3]肖定静.浅析110kV输电线路综合防雷技术与接地电阻的设计[J].山东工业技术，2018(13)：67-68