110kV架空輸電線路防雷技術(shù)措施的研究

李志強(qiáng)

摘要：架空輸電線路在雷電活動(dòng)時(shí)，容易由于反擊雷或繞擊雷導(dǎo)致線路跳閘。本文闡述了雷電過電壓的種類，對(duì)雷擊跳閘事故的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，指出防雷措施的重點(diǎn)區(qū)域。最后介紹了幾種防雷措施，如降低桿塔接地電阻、提高桿塔絕緣配置、減小避雷線保護(hù)角等，對(duì)改善輸電線路的防雷水平具有實(shí)際參考作用。

關(guān)鍵詞：雷擊；輸電線路；桿塔；防雷措施

雷電是雷云放電所引起，其中對(duì)輸電線路危害最大的為雷云對(duì)地放電。雷云對(duì)地放電的過程分為先導(dǎo)放電、主放電以及余光放電三個(gè)過程，其中主放電過程中瞬時(shí)電流最高可可達(dá)數(shù)百千安。雷電會(huì)引起附近的電力設(shè)備發(fā)生過電壓，對(duì)設(shè)備的絕緣造成巨大的威脅，很容易發(fā)生跳閘停電甚至設(shè)備損壞的嚴(yán)重后果。本文對(duì)輸電線路遭受雷擊跳閘進(jìn)行了分析，介紹了幾種常用的改善輸電線路耐雷性能的措施。

1 架空輸電線路遭受雷擊跳閘的分析

雷擊是導(dǎo)致線路跳閘的主要原因之一，線路跳閘的原因不但與當(dāng)?shù)乩纂娀顒?dòng)的頻率有關(guān)，還與輸電線的絕緣配置、當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛驳纫蛩赜嘘P(guān)。為采取合適的防雷措施，則需要總結(jié)本地的雷擊跳閘特點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)肇慶地區(qū)輸電線路的雷擊跳閘情況：從地形的角度分析，山區(qū)發(fā)生輸電線路雷擊跳閘事故占總故障數(shù)的52%，丘陵地區(qū)發(fā)生輸電線路雷擊跳閘事故占總故障數(shù)的34%。從以上數(shù)據(jù)可知，對(duì)于肇慶電網(wǎng)，山區(qū)及丘陵區(qū)的輸電線路因作為本地防雷保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。從雷擊故障類型的角度分析，對(duì)于110kV輸電線路，由于反擊雷造成輸電線路跳閘的次數(shù)占總跳閘事故的70%；對(duì)于220kV輸電線路，由于繞擊雷造成輸電線路跳閘的次數(shù)占總跳閘事故的63%。也就是說，對(duì)于110kV輸電線路，雷擊跳閘事故的原因主要是因?yàn)榉磽衾?；?20kV輸電線路雷擊跳閘的主要原因是繞擊雷。從絕緣子種類的角度來分析，使用復(fù)合絕緣子的輸電線路，遭受雷擊跳閘事故的次數(shù)高于瓷質(zhì)絕緣子。從桿塔類型的角度來分析，直線桿塔發(fā)生雷擊跳閘事故的次數(shù)明顯高于耐張桿塔。從上述分析中可以看出，對(duì)于某地區(qū)采取防雷措施的重點(diǎn)區(qū)域在哪。

2 110kV輸電線路防雷措施

1）降低桿塔接地電阻。

容易發(fā)生雷擊跳閘事故的110kV架空輸電線路大多處于山區(qū)、丘陵地區(qū)，而這些區(qū)域的土壤電阻率一般都較高，常規(guī)的降阻措失可能不能夠滿足運(yùn)行需求。本文介紹一種新的降阻措施，即空腹注水式接地裝置，裝置結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。

該裝置的降阻原理為：通過球形結(jié)構(gòu)增大與土壤之間的接觸面積，使得雷電流可以更加快速地泄入大地。在裝置中注滿水，水分再通過裝置的滲水孔向裝置附近土壤滲透，以保持周圍土壤的濕度，以降低土壤電阻率。在雷雨季節(jié)，雨水可以通過滲水孔從土壤中返滲回裝置內(nèi)部，從而使得降阻措施能夠長(zhǎng)效保持。這種裝置適用于土壤電阻率較高的巖石區(qū)域，施工方法簡(jiǎn)單，成本較低，與傳統(tǒng)降阻措施配合使用將提高降阻效果，提高輸電線路的防雷水平。

2）提高桿塔絕緣配置。

通過提高桿塔絕緣配置，能夠大幅提高輸電線路對(duì)反擊雷及繞擊雷的耐雷水平，同時(shí)它還具有安裝簡(jiǎn)單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)階段提高桿塔絕緣配置的主要方法為增加絕緣子串的片數(shù)。對(duì)于重要線路或者雷擊活動(dòng)較高的地區(qū)，優(yōu)先使用玻璃絕緣子。當(dāng)絕緣子串在原來的基礎(chǔ)上增加1到2片絕緣子時(shí)，線路的保護(hù)角也會(huì)相應(yīng)減少，進(jìn)一步提高輸電線路防止繞擊雷的能力。近些年復(fù)合絕緣子由于其質(zhì)量輕、體積小，并且具有良好的防污性能，在輸電線路中取得了廣泛應(yīng)用。但是由于其材料性能的限制，其耐雷水平相對(duì)其他種類的絕緣子串較低。在雷電活動(dòng)頻繁的地區(qū)，不宜使用復(fù)合絕緣子串。在進(jìn)行防雷改造的過程中，復(fù)合絕緣子串需采取增加其爬電距離的措施。另外，防污閃也是提高絕緣性能的重要措施。

3）減小避雷線保護(hù)角。

對(duì)于110kV的重要輸電線路，全線都應(yīng)架設(shè)雙避雷線，110kV輸電線路避雷線的保護(hù)角一般不超過20度。對(duì)于山區(qū)地區(qū)，由于地形因素的影響，線路桿塔的保護(hù)角可能會(huì)增大，導(dǎo)致避雷線的屏蔽作用失效。所以根據(jù)輸電線路附近的地形及重要度，可以適當(dāng)降低避雷線的保護(hù)角。

4）加裝線路避雷器。

線路避雷器具有良好的伏安特性，在桿塔與導(dǎo)線之間的電位差大于絕緣子串的擊穿電壓時(shí)動(dòng)作，將雷電流泄放以限制雷電過電壓的幅值，避免了絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)以及線路跳閘事故的發(fā)生。選擇帶串聯(lián)間隙的線路避雷器，一方面能夠延長(zhǎng)避雷器的使用壽命，另一方面也能夠提高其防雷效果。在安裝線路避雷器時(shí)，因考慮線路桿塔的塔型、容易遭受雷擊故障的類型等因素來確定避雷器的安裝位置。例如防止110kV單回架空輸電線路的反擊雷故障時(shí)，則需在線路的三相導(dǎo)線上，全部安裝避雷器。

5）架設(shè)耦合地線。

通過在110kV輸電線路的導(dǎo)線下方架設(shè)一條耦合地線，利用地線與導(dǎo)線之間的耦合作用，增加了對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用，能夠同時(shí)提高輸電線路的反擊耐雷水平及繞擊耐雷水平。不過若要增加耦合地線，則需要重新設(shè)計(jì)感塔的高度，并且受到地形條件的限制，在施工過程中難度也較大，因此在進(jìn)行防雷改造時(shí)需要通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比進(jìn)行驗(yàn)證。

3 總結(jié)

本文介紹了雷電過電壓的種類及雷擊跳閘的特點(diǎn)，提出了幾點(diǎn)110kV輸電線路防雷措施，如降低桿塔接地電阻、提高桿塔絕緣配置、減小避雷線保護(hù)角、加裝線路避雷器、架設(shè)耦合地線等。在提高輸電線路防雷能力的過程中，需考慮各種因素，多種防雷措施綜合使用，才能更有效地提高輸電線路的防雷能力。

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