110kV输电线路防雷与接地电阻的设计分析

林佰熙

（福建博电工程设计有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

当前人们生活水平得到改善，电器使用量随之增加，为了满足用户的用电需求，电力企业在大部分地区架设了110kV高压输电线路，确保用户日常生产生活用电。但因受到地形、环境等多项因素影响，在线路运行中可能受到雷击引发大面积停电，为人们用电带来极大不便。对此，应加强线路防雷与接地电阻设计，确保输电线路能够始终安全平稳的运行。

1 110kV输电线路雷击类型与机理

110kV高压输电线路在电力资源运行中的作用不容小觑，如区域电能输送、电能转化等等，因此社会群众对电能使用的安全性、稳定性给予高度重视。这就要求电网人员及时有效的处理线路各项影响因素。相关资料显示，在线路运行受影响因素中雷击跳闸的危险性排名榜首，且与诸多因素紧密相关。从整体来看我国110kV线路的应用范围较广，受雷击的概率也随之增加，导致雷击事故发生的因素主要为自然环境、接地电阻、线路抗雷击能力等等。其中，雷电在袭击线路杆塔后会受到反击伤害，这一情况的产生主要与杆塔、电阻周围地形息息相关，输电线路的覆盖面较广，特别是山区复杂环境下，杆塔建设受地形、河流、土壤等多项因素影响，且地沟、山谷、河流众多，电线跨度较大，很容易受到雷电袭击。而雷电反击是指杆塔塔顶电位超过绝缘能力的1/2，此时绝缘子受击穿性放电，该现象与雷击后电流大小、相邻档距、杆塔电感等因素息息相关。线路受雷电绕击的最关键因素便是单避雷线[1]。以山区为例，单避雷线的屏蔽能力不足，使雷电绕击概率极大提升。此外，设置耦合地线的目标在于转移雷电，但若线路自身存在不妥当之处便会产生相反效果，使雷击概率提升。从整体来看，线路还可因测量方式不科学、线路设计不正确等因素，最终引发雷电反击或绕击事故。

2 110kV输电线路防雷的措施

根据上文对110kV线路雷击机理分析可知，要想做好线路防雷工作，应积极引入先进的防雷技术与设备，通过合理架设线路、强化避雷系统防护、正确设置耦合地线等方式，达到理想的线路防雷效果。

2.1 合理架设输电线路

据调查，线路设置不科学是导致线路频繁受到雷击的关键所在。为了有效降低雷击概率，要求选择与雷区较远之处，如若受到地形限制无法实现，则要求关键位置避开雷区，由此避免和减少雷电安全事故发生。在线路防雷设计中，频繁出现雷击事故的区域被称为易击区，此类区域的地形特点较为明显，如风向峡谷、四周环山、湿度较高的盆地、地面较小区域等等。在线路选择与架设时应尽量避免在上述区域作业，由此减少雷击发生概率。

2.2 加强避雷系统防护

（1）双避雷线与负保护角。双避雷线的安装可有效减少线路遭受雷击时的损害，在设置避雷线时应准确测量避雷线间的距离，并尽量增加其与导线间的距离，由此减少保护角，使上述两者的距离是接地线与导线距离的3~5倍。同时，还可采用负保护角方式，将导线朝着内侧转移，由此避免杆塔基础压力对线路产生的超负荷情况。经研究110kV输电线路全线架设双避雷线且采用不大于0°保护角的塔型，可有效降低线路的雷击跳闸率。

（2）侧向避雷针。个别区域杆塔架设在山顶、半山腰等地势较高之处，有时会出现线路、杆塔与雷云平行甚至超出等情况，而输电线路电磁环境较为复杂，此处杆塔与线路更易受到雷电袭击。根据以往经验可知，可在线路之间设置侧向避雷针，将避雷针设置在杆塔横担两端，长度约为3m，中间固定长度在1.2m左右，横向设备长度在1.8m左右，由3个点将其固定，如下图1所示[2]。

图1 侧向避雷针示意图

（3）安装传感器与自动重合闸。可将传感器安装到输电线路中，使避雷针对雷电的感应信息瞬间变成数字形式传递到传感器中，使控制输电线路得到有效防护，提高线路对瞬间雷击的防护能力。同时，安装自动重合闸，该部件可在线路遭遇雷击时自动控制电路闸口，使输电线路得到有效保护。

2.3 正确设置耦合地线

大量客观实践表明，合理设置耦合地线并无法有效降低雷击率，但可使线路反击跳闸率明显下降。究其原因，如若杆塔在日常运行中受到雷击，耦合地线合理设置便可提高线路整体抗雷击能力，使跳闸现象得到明显减少[3]。通过利用耦合地线，对于接地电阻无法降低的线路，或即便降阻但接地电阻仍旧较高的情况，采取上述措施不但可促进电能分流，还可提高地线与导线间的耦合作用。待塔顶被雷电击中时，导线便会产生较高的电压，绝缘子串所受的电压会随之降低。但因耦合地线应用中对杆塔强度要求较高，因此在设计时应尽可能确保电气之间距离合理，特别在二者交叉时要切实保障施工安全。

3 110kV输电线路路杆塔接地电阻设计方法

3.1 合理规定电阻阻值

对于杆塔接地电阻来说，应根据线路设计规范落实以下要求：在带有接地线的杆塔设计时应进行接地处理，在雷雨季节到来时，每基杆塔不接地线的工频接地电阻不应超出规定值。土壤电阻率应低于100Ω；如若电阻值无法降到30Ω以下，可利用长度小于500m、总数少于6~8根的放射形接地体进行降阻。根据架空输电线设计规范规定，可根据杆塔所处位置土壤电阻率对阻值进行调整，使投资与电网安全达到平衡状态。在雷电频繁之处，常常因受到雷击导致线路、杆塔受损，应尽量降低杆塔的电阻确保110kV线路安全运行。

3.2 选择恰当的接地装置形式

根据交流电气装置接地中的相关规定，对放射形接地极长度做出明确要求。究其原因，因线路杆塔接地的目标是防雷，可将土壤电阻率降低早500Ω以内，长度延长到100m来达到目的。同时，对接地装置施工、验收等方面提出更高要求，在确保线路安全使用的同时，尤其是避免雷电灾害事故发生，还要根据现场实际情况，对杆塔接地装置的形式、放射长度、埋深等进行详细规定，为杆塔接地设计提供有力参考依据。要想科学有效的达成防雷目标，应确保操作方式精准可靠，除接地装置形式选择应符合规定，合理的选择地址也十分重要。在数据测量中，为减少雷击频率，达到防雷设计目标，可在实地测量中采用多种测量方式，并通过多次反复测量确保数据准确可靠[4]。此外，接地电阻与雷击的影响也不容忽视。究其原因，在雷电天气下当杆塔顶部受到雷击时，电位会随之提升，要想降低电位便要降低杆塔阻值率，这样会使绝缘子串承受的过电压降低。此外，降低阻值还可提高线路对雷击的抵抗力，有效避免线路受到雷击的情况，可通过深埋地级、降阻剂、填充低电阻材料等方式实现目标。

3.3 降低杆塔电阻值

在架空输电线路中杆塔可对输电线起到支撑作用，在输电线路的地位不容忽视。据调查，杆塔电阻值与耐雷击能力具有直接影响。通过降低电阻值可在雷击发生时良好的疏导电流，降低对输电线路的影响，在接地电阻降阻中，不但可在现有杆塔基础上通过调整电极大小、拓展外延射线距离的方式实现降阻目标，还可采用新型接地装置，使杆塔内部电阻存量降低。在本文中着重介绍SZJ接地装置在降阻中的应用。在实际工作中，将该装置埋藏在300～400mm的地下，其自身带有半圆筒，具有深水与蓄水功能。将其埋设在土壤中后，当大气干燥无法满足雷电需求时，圆筒中不会蓄水，但在降雨后圆筒中积水满足接地电阻运行需求，此时便会与接地体两侧导线相连，直接作用到接地体回填土中，提高土壤湿度、扩大接地体面积，使杆塔内部电阻存量得以降低，可有效抵御雷击灾害[5]。

4 结语

综上所述，我国110kV线路应用范围较广，但电力系统运行中常常受到多项因素影响受到雷电袭击。对此，除采取先进的防雷技术与设备之外，还要从优化接地电阻设计的角度出发，通过合理规定阻值、选择正确的接地形式与位置等方式，降低杆塔电阻值，确保用户正常的生产生活用电不受影响。