110kV输电线路防雷技术研究

曾惠敏（广东电网河源连平供电局，广东河源 517100）



110kV输电线路防雷技术研究

曾惠敏
（广东电网河源连平供电局，广东河源 517100）

【摘要】雷击是导致输电线路跳闸的主要因素之一，对电网的安全稳定运行造成了巨大威胁。线路防雷问题是一个综合性的问题，要做好输电线路的防雷，需要对雷害的规律进行研究，在采取针对性的防雷措施。本文对输电线路的雷害特点展开研究，提出了具有适用性的防雷措施，对输电线路的防雷整改具有重要的借鉴意义。

【关键词】输电线路 雷击跳闸 耐雷水平 防雷

1 引言

高压线路容易由于雷击造成的跳闸事故，特别是在多雷、地形复杂、土壤电阻率高的地区，雷击导致的事故更多。寻求有效的防雷技术是电力工作者的重点研究课题。

长期以来，为了提高输电线路的耐雷水平，降低雷击造成的跳闸次数，电力系统采取了大量的输电线路防雷措施。在防雷措施中，要充分考虑到线路走廊的雷电活动特点、地形地貌的差异，用差异化防雷的原则进行防雷，提高经济性和防雷效果。本文建立了雷电放电模型，结合影响线路耐雷水平因素，提出了几点110kV输电线路的综合防雷措施。

2 雷电放电模型

雷击是一种小概率事件，关于雷电特性的诸多因素需要大量的实测数据。建立雷电流等值计算模型对防雷设计非常重要。雷电实际上是雷云电荷向大地忽然释放，从电源性质来看相当于电流源，可把它当做沿着固定波阻抗的雷电通道向地面传播的过程，故建立下图1所示的计算模型。

在雷电放点过程中，雷击地面时流过电流i如下式。

式中，Z0为雷电通道波阻抗；ZC为导线的波阻抗；2i0为等值电流源电流。

3 线路耐雷水平影响因素

3.1 杆塔接地电阻

在土壤电阻率高的地区，杆塔接地电阻偏高，其耐雷水平低，反之耐雷水平则高。在不同接地电阻值下，某地区110kV输电线路的耐雷水平如下表1所示。

3.2 线路单、双避雷线保护

统计发现，架设双避雷线的110kV输电线路，其线路雷击跳闸率比架设单避雷线的110kV输电低。不同方式下，某地区110kV输电线路在的耐雷水平和跳闸率如下表2所示。

3.3 耦合地线

耦合地电具有分流作用，能够增加导线和地线之间的-耦合系数，降低了等值波阻抗，起到了控制导线上雷电波波头的作用，从而使得绝缘子上的电压降低，阻止了线路的闪络现象，因而提高了线路的耐雷水平。同时它也能够对雷击杆塔的雷电流起到分流作用，降低了塔顶电位。另外，耦合地线提高了杆线处的地电位面，减少了杆塔的有效高度，降低了雷击塔顶时导线的感应电压，也提高了耐雷水平。

4 110kV输电线路防雷措施

4.1 降低杆塔接地电阻

通过降低杆塔接地电阻，能够提高输电线路的反击耐雷水平，通常包括物理降阻和化学降阻两种方式。物理降阻方法有：更换接地电极周围的土壤；延长接地电极；将接地电极深埋；使用复合接地体等。化学降阻的方法是指在接地电极周围敷设降阻剂，从而降低了土壤电阻率。水平或垂直接地体施加降阻剂如下图2，图3所示。

4.2 架设耦合地线

架设耦合地线是在导线下方增加一条接地线，能够提高线路反击耐雷水平，一般应用在降低杆塔接地电阻较难的时候。耦合地线增加了导线和地线之间的耦合作用，也降低了杆塔的分流系数，从而起到提高线路耐雷水平的作用。在安装耦合地线时，要考虑到耦合地线与导线之间的距离配合，增强杆塔强度，注意耦合地线对地

表1　不同接地电阻值下某地区110kV输电线路的耐雷水平

表2　不同方式下110kV输电线路在的耐雷水平和跳闸率

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距离，以确保人身安全。

4.3 采用双避雷线与负保护角

从上文可知，双避雷线具有更好的避雷效果，其保护角越小，则防绕击效果越好。在减小避雷线保护角技术时要特别注意，避雷线外移减小保护角时应，不能外移过多，应确保两根地线之间的距离不超过地线与导线距离5倍。在减小保护角时，还可设计更紧凑的输电线路，减小输电走廊。在制定方案时，要综合考虑增加防雷效果和改造费用等因素，确定最优的方案。

4.4 易击段杆塔加装线路避雷器

避雷器能够有效提高安装处线路的绕击和反击耐雷水平，其技术原理为：避雷器与绝缘子串并联，当雷电绕击线路，或者绝缘子两端产生过电压时，避雷器动作。由于避雷器具有非线性伏安特性，其残压低于线路绝缘子串的闪络电压。雷电流通过避雷器释放后，工频电弧会在第一次过零时熄灭，系统恢复到正常状态，而线路两端的断路器不会跳闸，因此提高了线路的防雷作用。

4.5 安装侧向避雷针

由于针型物比线型物更容易产生迎面先导；拦截下行先导，因此在杆塔上安装避雷针能够增强避雷线对弱雷的吸引能力，增加了避雷线的保护范围。对于已经建造好的线路，改变避雷线数量或保护角非常困难，成本很高，需要大量的人力物力。而在杆塔横担上直接加装侧向避雷针，既起到了增加保护效果的作用，有简单实用。

4.6 加强绝缘，更换新型绝缘子

将传统的瓷绝缘子换成玻璃绝缘子，能有效提高线路绝缘水平，改善了闪络事故现象。而玻璃绝缘子失效表现为零值自破，大大减少了绝缘子的维护检测工作。在具体绝缘配置过程中，对近年来容易遭受雷击的杆塔、耐张杆塔、大跨越的杆塔、位于山顶的杆塔、加装了侧向避雷针的杆塔，可以考虑增加一片绝缘子。

4.7 采用并联保护间隙技术

这种技术是利用在绝缘子串两端并联一对金属电极构成间隙，在雷击线路时，闪络会在该间隙处，从而避免电弧烧坏绝缘子串。其具体原理为：线路遭受雷击时，绝缘子串两端存在雷电过电压，但保护间隙首先放电，工频电弧在间隙之间的放电通道引导至电极端头，并在此处燃烧，最终吹开及消散，避免了电弧在绝缘子上燃烧。

5 结语

本文分析了线路耐雷水平影响因素，提出了降低杆塔接地电阻、架设耦合地线、采用双避雷线与负保护角等7种防雷措施，在实际实施过程中，根据杆塔具体地形地貌、档距跨越大小等现场具体情况，采取综合防雷措施将起到最好的保护效果，能够最大程度上降低雷击跳闸事故的发生。

参考文献：

［1］王希，王顺超，何金良，等.10kV配电线路的雷电感应过电压特性［J］.高电压技术，2011，37（3）：599-605.

［2］黄松涛.如何提高110kV输电线路防雷水平的相对措施［J］.大科技，2015，（2）：40-40，41.

［3］叶郁葱.110kV电缆线路故障及施工管理要点分析［J］.中国电业（技术版），2012，（4）：66-67.