110kV输电线路防雷设计初探

曹天齐

摘要：近年来，随着电力工业的快速发展，输电线路，尤其是110kV输电线路的架设规模越来越大，而110kV输电线路在运行过程中发生的雷击事故也逐渐加大，据统计在110kV输电线路跳闸事故中，有70%是由于输电线路受到雷击，这不仅对电力系统的稳定运行造成影响，还会影响到用户的安全用电，甚至会引起电力火灾事故，对电力企业造成巨大的经济损失。本文主要分析探讨了110kV输电线路防雷设计情况，以供参阅。

关键词：110kV输电线路;防雷设计

在输电线路的运行当中，其雷击跳闸一直是一个重要的问题。一旦发生雷击事件，就会导致大范围的断电现象，从而严重影响着配电系统的平稳运行。据统计，在输电线路的全部跳闸事故中，雷害事故占有1/3以上的比例。当电力线路遭受雷击后，电力线路中将会流过雷电流，雷电流最后导入大地;即使电力线路未遭受到雷击，一旦雷击出现，输电线路上的感应电荷将会朝着导线的两边流动，进而入侵变电站，对电力设备造成破坏。由此可见，研究合理有效的输电线路防雷保护措施具有重要的现实意义。

1 110kV架空输电线中设计防雷的必要性

110kV较多应用在一些区域性的电能输配送工作当中，并且在此项工作中处于绝对的核心地位，因此其在日常实践运行过程中的稳定与可靠性将直接影响着电力系统的正常运行。针对各类有可能会导致110kV输电线路不能够良好运行的负面因素，应当对其予以及时性的排除。有相关统计资料表明：110kV输电线路在遭受雷电袭击后所引发的跳闸反应，严重危害电网的安全稳定运行。110kV输电线路大多位于一些空旷的山地环境，由于自然环境恶劣，在目前的技术条件下，有效的防雷措施对110kV输电线路的稳定运行具有重要的意义。山区环境的110kV输电线路由于线路间的间隔距离相对较大，若处于雷击事故的高发区域，那么雷击情况便很有可能会导致110kV输电线路的绝缘子串部件遭受损毁，进而导致整体110kV输电线路出现线路跳闸停电事故。

2 110kV输电线路防雷设计

2.1输电线路里需架设避雷线

避雷线又被称作架空地线，架设于杆塔顶端，数量为一到两根，用于防雷。通常在雷电击中输电线路时，在输电线路上会产生远超于线路额定电压的过电压，有时会高达几百万伏。在超出线路绝缘子串的抗电强度時，就会引发线路跳闸的问题，产生停电现象。运用避雷线则能够有效保护输电线路，使雷电击落在避雷线处，再通过杆塔上的金属部分和埋在地下的接地设施，引导雷电流向大地。通常来讲，输电线路电压越高，避雷线的保护效果越好，所以在110kV及以上电压等级的输电线路应当全线设置避雷线。避雷线应当在所有杆塔的地基处接地，由于在使用双避雷线的超高压输电线路方面，正常输送电流则会在两根避雷线之间构成闭合回路，形成功率损耗。因此为了减少损耗，一定要将避雷线采用绝缘子小间隙接地，运行时避雷线对地绝缘，雷击时间隙击穿，避雷线接地。并且，避雷线的保护效果还和它与下方的导线所形成的角度相关。通常110kV的输电线路，单避雷线时的保护角处在25°左右，双避雷线时的保护角处在10°左右。在架有两根避雷线的状况下较易获得较小的保护角，线路运转时的雷击跳闸问题也相对更小。因此在近年的建设当中，对于110kV和以上的输电线路，大部分使用双避雷线。

2.2合理的选择输电线路路径

对110kV输电线路进行防雷设计时，首先要尽可能将输电线路架设在雷击事故发生率比较小的区域，从而对雷击事故发生的可能性进行控制，为输电线路的稳定运行提供保障，从某种意义上讲，110kV输电线路路径的合理选择是线路防雷设计的基础和前提。当110kV输电线路必须通过雷击区域时，设计人员要认真分析雷击区域发生雷击的分布规律，从而选择合理的线路路径。如果110kV输电线路处于山坡、稻田的交叉处、岩石结构与土壤的交叉处、地质断层位置时，由于这些区域的土壤电阻率比较小，就容易发生雷击事故，因此，要尽量避免将110kV输电线路设置在这些位置。一般情况下，要将输电线路杆塔装置设置在土层结构性分布比较好、周围植被分布较好、土壤电阻率差异性比较小的区域，这些区域雷电经常作用在山顶位置，能极大的避免110kV输电线路雷击事故的发生。

2.3强化线路绝缘水平

在110kV输电线路的设计工作中，对于线路的绝缘水平与耐雷水平而言此两者大多表现出的是一种正相关的关系。由此方面而言，为了保证在实际运用过程当中110kV输电线路能够具备适宜的绝缘水平，最主要的方式即为对输电线路零值绝缘子部件采取科学化的监测工作，在这一过程当中实现线路整体耐雷水平的有效提升。更加重要的一个方面是，在110kV输电线路设计时，应就不同绝缘子部件的实际性能、相应的防雷参数和运行状况采取合理化的分析。由于钢化玻璃绝缘子具备不易老化、零值自爆和耐电弧等多个方面的特点，推荐将钢化玻璃绝缘子作为110kV输电线路的首选材料。

2.4恰当设计架空线中耦合地线的数量，控制好放电间隙

耦合地线不具备预防雷电绕击率的作用，然而，其可以起到减少线路反击跳闸事件发生的作用。一旦雷电袭击杆塔，耦合地线可以增强输电线路的抗雷击性能，从而达到减小反击跳闸率的效果。耦合地线通常适用于无法大幅减小接地电阻的输电线路之中，其除了可以强化地线与导线之间的耦合效果外，还可以有效的减小杆塔的分流指。一旦雷电袭击塔顶，导线上的感应电压便会上升，同时降低绝缘子串上的冲击电压。因为杆塔弧垂与地之间的间距、杆塔强度和杆塔结构等均会对耦合地线造成一定程度的影响，所以，在设置架空线中耦合地线的过程中，应对耦合地线和导线电气距离的配合加以充分考虑，尤其是交叉跨越进的配合，此外，还必须校核好耦合地线的对地距离及杆塔强度，以保证施工的精准性及安全性。

3结束语

总而言之，110kV输电线路在管理和检修上非常重要，输电线路有别于普通设施，其覆盖范围较广，并且大多数在室外，只要有任何一点损坏，就会对系统造成影响，因此线路的检修及管理成为了影响供电稳定性的主要环节。提高巡视、及时维修，必定可以有效防治雷电灾害问题的发生，提升电网供电的可靠性。

参考文献：

[1]张旺.110kV输电线路防雷设计工作探索[J].大科技.2017（06）.

[2]黄振嘉.浅谈110kV输电线路的防雷设计[J].区域治理.2018（01）.

[3]刘耀兵.110kV输电线路防雷设计探究实践[J].建筑工程技术与设计.2016（07）.

（作者单位：天津市泰达工程设计有限公司）