110kV输电线路综合防雷技术措施探讨王卓然

110kV输电线路综合防雷技术措施探讨王卓然

王卓然

国网辽宁省电力有限公司阜新供电公司辽宁阜新123000

摘要：由于110kv配线主要设置在暴露环境或山区等地形条件复杂的地区，因此在线路运行过程中经常发生电线断裂和闪闪放电事故。如果地面坡度较大，就会增加雷击的发生率，影响正常供电。因此，我们主要研究110kv线的综合防雷技术措施，以供相关人员参考。

关键词：110kV线路；综合防雷技术；雷击事故

目前我国大部分的断层线都是由雷击引起的，特别是山区的输电线路，由于地势高、土壤电阻率高、防雷程度低，使其在雷暴时的防雷效果较差。经常发生雷击现象。由于环境的恶化，输电线的故障日益严重，严重影响了我国电力系统的安全稳定运行。因此电力相关部门应该针对地区的特点，采取有效的防雷措施，降低雷击给输电线路带来的故障，保证人民群众用电安全。

1、110kV线路雷击过电压原理分析

110kV线路常见雷击过电压主要包括感应雷过电压和直击雷过电压。其中，感应雷过电压主要是雷电集中线路周边时，电磁感应作用在导线上产生的过电压；直击雷过电压主要是雷电击中线路杆塔和导线时，导致的线路过电压。根据实证研究可知，感应雷过电压只会威胁小于35kV以下的线路，直击雷过电压会严重危害线路的安全稳定运行。根据雷击线路部位的不同，可将直击雷过电压分为两种情况。第一，雷电击中线路避雷线或者杆塔时，雷电流利用雷击点使该点对地电位上升，导致导线与雷击点之间存在电位差。当该电位差大于线路绝缘水平时，就会产生冲击放电电压，导致导线出现闪络问题。雷电流作用下，避雷线或者杆塔电位有效值显著大于导线，会产生反击冲击破坏。第二，雷击线路时，雷击绕组会直接作用于导线，使其产生过电压情况。反击和绕击的雷击部位和原理差别较大。线路规划运维期间，需结合工程实际选择不同的技术措施，以加强线路防雷效果。

2、分析路线雷击问题的原因

通常电网线路都是架设在露天区域，如果遭遇雷电等极端恶劣天气，将会出现电网线路雷击故障，影响线路的安全运行。导致线路出现雷击故障的原因具体如下。

2.1安全技术不到位

多数路线配电设备未按照规定安装对应防雷装置。部分配电线路在设计规划时未按照地区实际特点采用针对性的防雷措施，少数配电线路仍使用阀式避雷器。

2.2杆塔和地线安全隐患

部分主网线路水泥杆主要是利用内部钢芯接地，当雷电流通过杆内钢芯时会导致水泥杆爆裂，特别是表面风化严重的电线杆。部分线路的保护角设计不合理，极大地影响绕击。例如，某多雷电区域，设置保护角时，不满足110kV输电线路双避雷线保护角小于20°要求。

2.3绝缘子安全隐患

对于多雷电地区，还存在合成绝缘子安全隐患。多数地区在选择绝缘子型号时比较注重绝缘子的维护指标和检测指标，导致主网线路在多雷区域使用大量合成绝缘子。该类绝缘子两端均压环短接空气间隙，绝缘子耐雷水平明显低于同等高度的瓷绝缘子。按照规定可知，合成绝缘子不适用于雷击多发区域。

2.4绝缘导线安全隐患

部分配电网使用的绝缘导线存在安全隐患。我国110kV配电线路基本都采用绝缘导线。由于绝缘导线与传统线路的防雷措施无差异，导致雷电伤害后多条馈线出现断路器跳闸问题，进而引发雷击绝缘线断线安全事故。为使裸导线线路避雷器安装便利，将避雷器直接安装在易发生雷击伤害的部位，但也降低了传统线路的防雷能力。使用绝缘导线后，避雷器只能安装在断路器两侧隔离开关和配电变压器等部位，其他部位无法安装避雷器，降低了线路的防雷能力。此外，由于绝缘导线无裸露部位，安装时必须剥离绝缘层，降低了线路的防雷能力。

2.5架设环境影响

线路运行期间面临雷电天气，极易产生雷击故障。由于雷电天气的发生场所不固定，因此无法采取有效措施进行预防。特别是地形地质复杂地区，雷电天气的雷击发生率较高。线路运行期间一旦发生雷电天气，都会对电网线路产生不同程度的影响，进而导致无法正常供电。

3、110kV线路综合防雷技术

3.1提升线路绝缘水平

按照相关规定，地区海拔低于1km，线路悬垂绝缘子串中的绝缘子数量为8片。若全线高度大于38m且属于大跨越档距的线路，则需按照高度增加绝缘子。为降低线路雷击伤害，需在路线易受雷电侵害的部位配置绝缘子。对于多次遭受雷击伤害的杆塔，则需适当增加绝缘子数量，以显著提升线路绝缘能力。此外，按照工程实际情况适当增加耐张杆塔绝缘子数量。若线路布设在山顶，则应增加2片绝缘子，以提高杆塔耐雷水平，提升线路运行安全性。

3.2设置引雷塔

在线路集中部位和雷击事故率较高的部位设置引雷塔，并将其作为综合防雷措施的核心构件。引雷塔应用原理为引雷消雷击，可通过塔顶放电避雷针将强雷电所产生的电流向下释放，并使用消雷装置将雷电流释放到地面，可确保110kV电流输电线路的安全。

3.3优化改善接地装置

维护线路期间，应注重优化改善接地装置，以显著降低雷击跳闸率，尤其是环境恶劣地区。优化改善接地装置的措施主要包括两种。第一，降低接地电阻。利用水平外延接地装置减少杆塔接地电阻，全面提高线路防雷水平。对于高土壤电阻率地区，则应垂直布设接地极，以改善表面干燥土壤接地不良问题。对于水泥杆塔线路，需在距离杆塔4m处布设垂直接地极。第二，增加耦合系数。按照雷击闪络反击原理，可通过接地电阻和增加耦合系数等方式提高线路耐雷水平。为增加耦合系数，可使用增加耦合地线和布设地线等方式。然而在雷击伤害期间存在稳态电磁感应和暂态行波过程，所以需使用杆塔接地射线方式改善接地装置分布情况，以增加耦合系数。

3.4耦合地埋线

通常情况下，耦合地埋线可以起到两方面的作用，一是接地电阻的减小，二是具有地线的作用。也就是说，它同时具有避雷线的分离作用和耦合作用。根据实际调查，沿输电线路在地下埋设1~2根的接地线，并可以和杆塔接地的装置进行相互连接，这样可以降低接地电阻，并有效地提高输电线路的耐雷能力。虽然这种措施的防雷效果比较好，但在山区实施相对困难，不仅施工难度大，成本也较高。因此通常在雷害严重的平原丘陵地区得到广泛应用。

3.5加强线路绝缘

由于雷害严重地区一般都是处在山区间，而山区间的输电线路通常建立在高山间，因此在设计杆塔时均偏高，这也就增加了杆塔落雷的概率。高塔在承受雷击时会造成塔顶电位升高，承受的电压值也会加大，同时受绕机的概率也会增加。为了减小线路的跳闸率，可以在自线路绝缘上增加子串片数，并增加导线和地线之间的距离，以此来加强线路绝缘。根据山区地势的实际情况，在地势比较高且前后杆塔跨距比较大的情况下，可以考虑增加线路绝缘子串片数，从而增强雷害严重地区输电线路的防雷保护效果。

3.6架设避雷线和避雷器

输电线路中架设避雷线可起到防雷保护作用。避雷线可避免雷直击导线，且具有一定分流作用，有效降低杆塔雷电流和塔顶电位。对导线进行耦合处理后能降低线路绝缘子电压，还可降低导线感应过电压。通常线路电压越高，使用避雷线的效果越显著，且避雷线在线路工程造价中具有较高经济性。根据线路布设条件可知，110kV电压等级输电线路需全线架设避雷线。此外，在110kV电压等级输电线路中安装氧化锌避雷器能显著提升耐雷水平，减少线路反击和绕击事故跳闸率。

结语

对于110kV线路，工程规划设计初期需明确避雷问题。应深入调查和分析雷电活动区域的地形特点，并联合高压送电线路的运行实况，以有效减少雷电对线路造成的影响，全面提升线路耐雷水平，确保线路安全稳定运行。

参考文献

[1]敬海兵.1000kV特高压交流输电线路防雷问题研究[D].西华大学，2012.