110kV输电线路的防雷技术分析

110 kV输电线路的防雷技术分析

陈长红

(江苏省电力公司大丰市供电公司，江苏 盐城 224100)

摘要：电能的发明及应用带动了世界第三次科技革命，使人们传统的生产和生活方式发生了彻底的改变，同时推动了社会的高速发展。在将发电站发出的电传递到千家万户的过程中，输电线路是必不可少的介质。由于输电线路很大一部分是暴露在室外的，因此会受到自然环境如风吹、日晒、雨淋、雷击等因素的干扰，在众多影响因素中，雷击对输电线路的安全性影响较大，因此需加强对输电线路防雷技术的研究。现对110 kV输电线路的防雷技术进行分析和探讨。

关键词：输电线路；防雷；雷击；危害

收稿日期:2015-04-30

作者简介：陈长红(1980—)，男，湖北汉川人，电力工程师，从事输电线路运检工作。

0引言

随着我国科学技术的发展进步，各种先进的电力设施被应用到国内电力行业中，提升了电网配置的性能。目前，我国电力设施在短期低压供电领域的安全性能比较稳定，输电线路具有有效的防护，然而在高压如110 kV输电线路的运行过程中仍存在较多缺陷。由于在高压输电线路运行过程中，雷击是影响其性能的重要因素，因此本文将重点对110 kV输电线路的防雷技术进行分析。

1雷击对110 kV输电线路的主要危害

在全球工业发展过程中，受自然资源过度开采、污染物及温室气体排放超标等因素影响，世界各地的环境受到了严重破坏，气候变得反复无常，全球气温变暖、暴雨雷电天气频发。这种恶劣的气候环境对输电线路的危害非常大，严重影响着输电线路的安全稳定运行，对于大面积分布于城乡及边远地区的110 kV高压输电线路也是如此。首先，当输电线路受到雷击时会出现短路或绝缘子闪络现象，导致线路跳闸，供电过程中断，无法完成供电任务。其次，由于110 kV高压输电线路是依据用电区域的地理环境进行架空设计的，当用电区域雷击现象频繁时，在该区域设置防雷设施时就需克服很多经济成本及架设技术方面的难题。此外，在对一些位置偏远的山区用户进行供电时，由于交通不便，线路工作人员对该区域供电线路展开检查维护工作非常困难，而这些区域受雷击的频率很大，因此雷击会对该区域的输电线路造成更大的破坏，甚至会危害周围群众的人身安全。

2雷击跳闸危害频发的原因

为加强对110 kV输电线路的雷击防护，需首先弄清楚雷击危害频发的原因，从中找到现有防雷设施的不足之处，从而实施更有效的防雷措施。

下面就雷击主要危害——线路跳闸现象频发的原因进行探讨：(1) 杆塔接地电阻阻值过高是输电线路受雷击后发生跳闸的最主要原因。有统计数据显示，我国境内的输电线路30%以上的雷击跳闸事故是由杆塔接地电阻阻值过大造成的。(2) 避雷设施不完善，仅采用单避雷线是导致输电线路发生雷击跳闸事故的第二大原因。特别是在边远山区受雷击影响较重的区域，单避雷线设施无法有效地对输电线路进行防护，导致雷击跳闸事故频发。(3) 输电线路布局不合理。组立杆塔一侧无耦合地线，另一侧有耦合地线，导致输电线路受雷击后导线间发生耦合，开关跳闸。(4) 避雷装置没有在输电线路上正确安装，导致输电线路受雷击后不能得到有效的防护。(5) 防雷措施前期没有经过正确的测量，导致实际防护与理论防护发生严重偏差。例如：当对杆塔接地电阻进行校正测量时，如使用的方法不对，导致测量值合适而实际值超标，那么即使防雷设施布置正确也无法有效地对输电线路进行防护。

同时，输电线路发生雷击跳闸事故的频率与输电线路设计的位置有很大关系。如果输电线路设立在孤立的山头上，由于当地土壤电阻率过高、雷电天气频发，且杆塔受地势约束分布间距大，相邻线路无法进行协力防护，那么该区域发生雷击跳闸事故的频率就会很大。

3影响110 kV输电线路防雷能力的因素

当杆塔受到雷击后，雷电产生的电流一部分会传遍杆塔整体后导入地面，另一部分会通过避雷线分流到其他杆塔上。由于自然雷雨天气是人类无法阻止的，因此我们无法阻止输电线路受到雷击，可以做的只能是加强输电线路的防雷能力。影响输电线路防雷能力的因素主要有3个：第一是雷电流的强度，第二是杆塔接地电阻的阻值，第三是输电线路绝缘子放电电压。其中雷电流的强度大小是雷电自然特性，人类无法控制；绝缘子放电电压是固定值，无法改变，因此，影响输电线路防雷能力的可控因素主要为接地电阻的阻值。

4提高110 kV输电线路防雷能力的措施

一般情况下，减小接地电阻可以提高输电线路的防雷能力，但对于地形复杂的区域，该方法很难具体实施，需研究其他防雷措施的可行性。

4.1安装基于钳电位防护原理的避雷器

为加强输电线路的雷击防护能力，可以在输电线路上安装避雷器。因为避雷器可以将雷击电流分流到输电线及避雷线上，这样输电线及避雷线会受电磁作用的影响发生耦合，导致输电线电位迅速升高，从而使绝缘子串间的Δφ高于杆塔顶端和输电线间绝缘子串间的Δφ，绝缘子会因电位低于闪络电压而无法发生闪络。

4.2将不平衡绝缘法应用到防雷措施中

由于110 kV输电线路经常使用双回路架设的方法，因此普通的防雷措施难以起到有效的防护作用。为了解决该问题，防雷专家研究出了不平衡绝缘的防雷方法。其充分利用耦合地线的导流优势，提高高压线路的防雷效果。具体原理为在110 kV输电线路中无规律地串联绝缘子片，当输电线路受到雷击后，绝缘子片闪络现象会在拥有绝缘子片数目少的位置发生。此时，由于110 kV输电线路与大地间有地线相连接，部分雷电流会通过地线传播至大地，从而降低雷击造成的高电位，削弱瞬间雷击对输电线路的影响。

4.3在关键区域建立大型引雷塔

实际调研数据显示，在110 kV输电线路分布集中的区域受雷电袭击的次数最多，危害最大。因此，为了对该区域的输电设施进行更有效的防护，电力部门可以在普通防护措施的基础上，在该关键区域建立大型引雷塔，利用其将雷电吸引过来，并将雷电产生的强电流导入大地，从而减小雷电袭击输电线路的可能性。

4.4使用先进的多功能避雷针

为了提高防雷设施的防雷能力，近年来，防雷专家研发了多种功能全面的避雷针。这些先进的避雷针具有可控性、防绕击、多方位的特点，而且其在设计上充分使用了“迎面先导”的导电原理，基于避雷针短小的特点，使其主要对雷击的补位电流进行消释。为了保障使用性能，必须满足两方面的附属条件：(1) 必须具有较小的保护角；(2) 其针尖附近的电场强度不能过高。当这两方面条件完全具备时，这种先进的避雷针即可充分发挥其在迅速导电方面的优势，提高防雷设施的防雷能力。

5结语

由于我国国土面积大，用电区域较为分散，因此，在对偏远地区进行供电时，110 kV输电线路会很长，且在特定区域内会较为集中，一旦该线路受到雷击破坏，电力部门很难对其进行及时、有效的维护，这就严重影响了人们的生产和生活。近年来，世界各地的天气变得越来越异常，暴雨雷电天气频发，这种恶劣的气候环境对输电线路的危害越来越大，尤其是对于110 kV高压输电线路。因此，应根据我国输电线路的分布特点，因地制宜地选取最优防雷方法，保障110 kV输电线路运行的稳定性及安全性。

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