110kV架空线路综合防雷技术措施探讨

1、    110kv架空线路综合防雷技术措施探讨    雷淇麟【摘  要】近年来，110kv及以上高电压等级电网因雷击引起的故障率占有较大比例。此类故障主要由于雷击闪络后的工频续流损坏了线路绝缘子及其金具，进而引起线路发生跳闸事故。由于架空线路多经过经过多雷、土壤电阻率高以及地形地势较为复杂的山区，为提高架空线路防雷水平，降低线路雷击跳闸事故发生率，就必须结合工程实际采取综合防雷措施。因此，本文阐述了架空线路雷击过电压原理特征，分析了110kv线路雷击跳闸的主要影响因素，并对110kv架空线路综合防雷技术措施进行探讨。【关键词】110kv架空线路

2、;防雷技术;措施一般来说，110kv架空输电线路会选择在旷野、丘陵、山地等区域，很容易遭受雷电袭击，因此，在电网的总体雷害事故之中，110kv架空输电线路故障发生率较高，直接影响电网的安全运行，降低供电的可靠性。前几年进行的线路防雷改造，存在一定的盲目性，所以其防雷效果偏低。所以，只有通过对雷害发生原因的分析，才能合理的制定防雷保护措施，以此来提升输电线路的综合防雷水平，这样的操作具备极大的实践应用价值。1架空线路雷击过电压原理特征架空线路中常见雷电过电压包括直击雷过电压和感应雷过电压两大类，其中直击雷过电压，是当雷电直接击中输电线路杆塔、避雷线或导线时，引起架空线路出现过电压;感应雷过电压，

3、则是当雷击架空线路附近区域时，由于电磁感应作用在导线上产生的过电压。从大量研究和实践可知，直击雷过电压对架空线路的危害非常大，而感应雷过电压则只对35kv及以下的架空线路能够构成一定的威胁。因此，本文重点分析110kv架空线路直击雷的综合防护。根据雷击架空线路部位的不同，又可将直击雷过电压按照两种情况进行分析，即：（1）雷击110kv架空线路杆塔或避雷线时，雷电流通过雷击点使该点对地电位瞬时急剧上升，进而在雷击点与导线间产生一定的电位差，当该值超过110kv架空线路绝缘水平时就会形成冲击放电电压，进而对导线发生闪络，使其出现过电压问题。此时，杆塔或避雷线在雷电流作用下的电位有效值要高于导线，通

4、常会造成反击冲击破坏。（2）雷击110kv架空线路导线，由雷电绕击直接作用在导线上引起过电压问题。反击和绕击其雷击部位和作用原理有不同的特征，在实际规划设计、施工建设和运行维护过程中，应结合工程实际情况，采取不同的技术措施，才能确保线路综合防雷措施体系取得较好的防雷效果。2 110kv线路雷击跳闸的主要影响因素2.1架空线路绝缘配置因素在不考虑运行电压对架空线路防雷绝缘性能影响的基础上，如仅按照单回线路进行线路绝缘配置，虽然可以降低110kv同塔双回架空线路发生双回同时跳闸的故障率，但如将此种绝缘配置防雷性能折算到2回不同线路上，则其总跳闸故障率将会增加。因此，在实际工程应用中，应对110kv

5、单回和双回同塔架空线路采取不同的绝缘配置模式：对于同塔双回线路而言，其中1回输电线路应按正常模式进行绝缘配置;另1回则需根据工程实际采取加强绝缘模式进行绝缘配置，这样才可以兼顾110kv同塔双回线路同时跳闸率和总跳闸故障率等多项绝缘性能指标。2.2架空线路相序排列因素导线的相序排列对架空线路防雷水平影响较大。对于110kv同塔双回线路而言，通常采取逆相序排列方式以降低双回线路同时跳闸率。逆相序排列方式中，110kv同塔双回架空线路的2列上导线间的相位角差为120°，若线路出现雷击杆塔或避雷线的反击过电压时，则会使110kv架空线路上左、右两边导线绝缘子串两侧的电位值存在一定差值，使其

6、中1回线路先发生反击过电压闪络，而另外1回线路则会由闪络放电起到一定保护作用。2.3架空地线保护角从全国年平均雷暴指数可知，吴忠市红寺堡区是典型多雷区，绕击和反击故障发生次数几乎相等，各占50%左右。110kv同塔双回线路其避雷线出现双回线路屏蔽性能同时失效的可能性非常低，即绕击故障通常只会引起同塔双回线路中的某一回架空线路发生跳闸故障。从架空线路实用防雷措施效果分析表明，减小110kv同塔双回架空线路的地线保护角，可以有效降低110kv监控线路的绕击跳闸故障发生率。2.4其他因素110kv架空线路运行环境较差，周围存在化工厂、粉灰厂等污染源，会使绝缘子积污腐蚀较为严重，加上日常运行维护没有跟

7、上，导致绝缘子耐冲击电压性能降低，使线路绝缘子容易发生雷击冲击击穿破坏。3 110kv架空线路综合防雷技术3.1提升架空线路绝缘水平按照相关规定，地区海拔低于1km，架空线路悬垂绝缘子串中的绝缘子数量为8片。若全线高度大于38m且属于大跨越档距的线路，则需按照高度增加绝缘子。为降低架空线路雷击伤害，需在路线易受雷电侵害的部位配置绝缘子。对于多次遭受雷击伤害的杆塔，则需适当增加绝缘子数量，以显著提升架空线路绝缘能力。此外，按照工程实际情况适当增加耐张杆塔绝缘子数量。若线路布设在山顶，则应增加2片绝缘子，以提高杆塔耐雷水平，提升线路运行安全性。3.2设置引雷塔在线路集中部位和雷击事故率较高的部位设

8、置引雷塔，并将其作为综合防雷措施的核心构件。引雷塔应用原理为引雷消雷击，可通过塔顶放电避雷针将强雷电所产生的电流向下释放，并使用消雷装置将雷电流释放到地面，可确保110kv电流输电线路的安全。3.3优化改善接地装置维护架空线路期间，应注重优化改善接地装置，以显著降低雷击跳闸率，尤其是环境恶劣地区。优化改善接地装置的措施主要包括两种。第一，降低接地电阻。利用水平外延接地装置减少杆塔接地电阻，全面提高架空线路防雷水平。对于高土壤电阻率地区，则应垂直布设接地极，以改善表面干燥土壤接地不良问题。对于水泥杆塔线路，需在距离杆塔4m处布设垂直接地极。第二，增加耦合系数。按照雷击闪络反击原理，可通过接地电阻

9、和增加耦合系数等方式提高线路耐雷水平。为增加耦合系数，可使用增加耦合地线和布设架空地线等方式。然而在雷击伤害期间存在稳态电磁感应和暂态行波过程，所以需使用杆塔接地射线方式改善接地装置分布情况，以增加耦合系数。3.4减小线路保护角为降低架空路線绕击跳闸率，可采用减少保护角的方式。对于运行线路，减小保护角处理措施的可行性较差，尤其是位于山区的线路杆塔，在处理期间会受到塔头结构设计等影响，无法全面降低保护角。此外，采用减少保护角处理措施还会增大经济投资。因此，工程施工期间需合理选择线路保护角，以确保线路运行的安全性和经济性。3.5架设避雷线和避雷器输电线路中架设避雷线可起到防雷保护作用。避雷线可避免

10、雷直击导线，且具有一定分流作用，有效降低杆塔雷电流和塔顶电位。对导线进行耦合处理后能降低线路绝缘子电压，还可降低导线感应过电压。通常线路电压越高，使用避雷线的效果越显著，且避雷线在线路工程造价中具有较高经济性。根据架空线路布设条件可知，110kv电压等级输电线路需全线架设避雷线。此外，在110kv电压等级输电线路中安装氧化锌避雷器能显著提升耐雷水平，减少线路反击和绕击事故跳闸率。4结语对于110kv线路，工程规划设计初期需明确避雷问题。根据工程实际情况合理选择满足施工要求的接地网。设计避雷防护方案时，需全面考虑线路遭受雷击伤害后的活动情况，注重杆塔土壤电阻率和避雷设计功能问题。设计避雷装置时，应深入调查和分析雷电活动区域的地形特点，并联合高压送电线路的运行实