山区110 kV线路雷击事故及应对策略

曾继辉

（广东明煌电力工程有限公司，广东 河源 517000）

0 引 言

在山区输电线路中，电线主要由杆塔支撑，离地面仅十几米的高度，加之没有任何遮蔽措施的保护，这些输电线路很容易遭受到雷击损害。尤其是在山区，天气多变，增加了输电线路遭受雷击的几率。因此，在山区110 kV输电线路运行过程中，避免其遭受雷击损害是维持正常运行的有效措施。而要想制定有针对性的保护策略，需要明确输电线路遭受雷击的原因。

1 导致输电线路遭受雷击的原因

1.1 使用绝缘子

通过调查山区中发生的雷击事故，总结出易导致雷击事故的原因。其中，绝缘子是主要的原因之一。研究绝缘子导致雷击事故需从绝缘子的基本使用原理出发。在山区110 kV的输电线路中，使用绝缘子主要是为了阻碍线路中的电流回地，绝缘子还能起到支撑导线的作用。在实际的使用过程中，大多数绝缘子的使用都能起到上述作用；但是，绝缘子不能根据环境的变化改变机电应力，也不能根据电荷条件的影响改变机电应力，所以当机电应力发生变化时，绝缘子会失去原有的作用。一旦绝缘子出现损坏，输电线路就不能正常使用。在输电线路正常通电的过程中，悬式绝缘子中有零值绝缘子的存在，一旦遭受了雷击，绝缘子中会有电压，这部分悬式绝缘子极易损坏。在恶劣天气下，由钢化玻璃制成的绝缘子发生损坏的几率很大，如果雷击次数较多，绝缘子会加速老化速度，从而导致输电线路无法正常运行[1]。

1.2 杆塔存在隐患

在山区的110 kV输电线路中，杆塔是一种重要的结构，它可以为输电线路提供支撑，所以杆塔损坏也会影响输电线路的正常运行。在雷击事故分析过程中发现，山区110 kV输电线路中的杆塔主要由钢筋混凝土材料或者钢材制作而成。这种材料的物体长时间暴露在空气中，会出现裂缝的问题，一旦出现裂缝，杆塔就有了隐患。因为当雷电击中杆塔时，超级高的电压会迅速加热杆塔内部，加大混凝土材料杆塔的裂缝，降低杆塔的强度，导致杆塔不能正常支撑输电线路，进而出现倒杆等现象[2]。

1.3 避雷线防雷的局限性

虽然大部分输电线路都会安装避雷线；但是，雷击事故依然屡见不鲜，这说明山区110 kV输电线路中的避雷线存在局限性。通过对避雷线的研究与分析，人们发现一旦输电线路遭受雷击，线路中会瞬间产生超高电压，这时避雷线遮蔽这部分导线承担雷击的作用，将雷击产生的巨大电流导入大地，这是避雷线的主要工作原理。但是，避雷线并不能承受所有雷击，对雷击的承受能力具有一定限制。如果雷击产生的电压与电流在一定范围内，避雷线能够将其导入大地；如果雷击中的电压与电流过大，避雷线不能遮蔽所有的电压与电流。此外，不同材质的避雷线所能承受的雷击也有所不同。避雷线只能起到防御直击雷的作用，如果雷电绕击输电线路，避雷线就起不到防御雷电的作用，这时输电线路将直接暴露在雷电的打击下[3]，如图1所示。

图1 玻璃绝缘子受到雷击时发生爆裂

2 雷击线路的特征分析

对山区110 kV输电线路进行调查与研究，测试书店线路中的导通电阻、接地电阻及周围土壤电阻率等。分析山区输电线路所处的环境，综合多种雷击事故发生时山区输电线路所处的环境等特征，总结出当雷击事故发生时，山区110 kV输电线路及周围环境特征主要表现在以下两个方面。第一，在雷雨天气更容易遭受雷击的输电线路环境特征是水库、水塘附近的突出山顶、高山中半坡向阳的山脊及山坡位置。而山区中输电线路所处的高度不同，遭受到雷击时的特点也有所不同。比如，山顶或山腰等较高位置上的输电线路遭受雷击时，雷云可能从固定方向穿越线路或者杆塔流动[4]。第二，因为雷击容易造成绝缘子的损坏，所以在山区中，土壤电阻率较高、地形坡度较陡，雷击事故更容易造成绝缘子损坏而导致输电线路无法正常运行。

3 山区110 kV线路雷击事故的应对策略

3.1 降低杆塔接地电阻

杆塔接地电阻影响塔顶的电位情况，降低杆塔接地电阻是减少雷击损害的有效措施。山区地形复杂，经过调查与研究发现，电阻超标的地区以地势地质条件复杂的山区为主，因此降低杆塔电阻的工作在实施过程中比较困难，必须充分考察杆塔所处地形，采取适合该地区地形条件的杆塔接地电阻的降低措施。比如，使用消弧线圈的接地方式。当雷击事故发生后，输电线路会出现二相闪络和三相闪络，此时消弧线圈能有效降低输电线路在雷击事故发生时的跳闸几率，维持输电线路的正常运行[5]。

3.2 使用侧向避雷针和线路避雷器

山区存在雷电多发区，输电线路受雷击事故的影响较大，所以应重视对其避雷措施的建设。在雷电多发区使用线路避雷器能有效防治雷害事故。工作人员可以在山区中雷电多发区域安装若干组的线路避雷器，能避免雷击事故发生时输电线路出现跳闸的情况。同时，为了避免雷电沿着输电线路侵入变电所或发电厂，可以在线路的终点加装一组线路避雷器。经过调查与研究发现，一部分工作人员安装线路避雷器时忽视了杆塔接地的要求，这是错误的做法。因为线路避雷器是通过接地装置把电流引入大地而减少伤害，所以应注重杆塔接地电阻和接地引下线的建设与维护，提高雷击事故的抵御能力。因为避雷线无法保护被雷电绕击的输电线路，所以要采用侧向避雷针的保护措施，在易遭受绕击雷电的杆塔横担处固定一角钢。安装侧向避雷针的方法简单，对于绕击雷电的保护作用也比较明显。但是，一旦避雷针安装完成，杆塔的引雷效果就有所增强，所以还需进行防止反击事故的措施。比如，增加绝缘子的串数、提高绝缘子的冲击放电电压值等。安装侧向避雷针以后还要做好杆塔接地的降阻处理，减少雷电绕击事故的发生，维持正常供电。

4 防雷改造措施

4.1 加强绝缘

在山区110 kV的输电线路中，绝缘子大多以瓷绝缘子为主。如果将瓷绝缘子改成玻璃绝缘子，能够有效提高输电线路的绝缘能力，降低闪络事故的发生几率。但是，玻璃绝缘子会随着时间的推移和恶劣天气的侵蚀作用产生老化和损坏。所以，在我国电力系统的运行与维护工作中，应寻找性能更好、绝缘效果更佳的绝缘材料[5]。

4.2 采用多支外引式接地装置

山区中常常有河流湖泊，所以多支外引式的接地装置能减少出现河流湖泊地区雷击事故的发生。多支外引式接地装置在设计与安装的过程中，要考虑接地和干线自身电阻的影响，根据土壤中的电阻率设计具体的措施。但是，使用多支外引式的接地装置时，必须控制外引式地极的长度，一般在100 m以内为宜[6]。

5 结 论

综上所述，山区的地形环境复杂，在防止雷击损坏的过程中存在一定难度。通过分析造成雷击事故的原因和雷击事故多发地区的特征，总结出有针对性的应对策略，以保证输电线路的正常运行。