文/姜振嶺

110kV輸電線路防雷技術(shù)分析

文/姜振嶺

輸電線路運(yùn)行過程中，會受到一定因素干擾而影響其穩(wěn)定性，雷擊便是因素之一。雷擊輕則會造成輸電設(shè)備受損，可能會引發(fā)局部區(qū)域停電；重則會對個體生命安全產(chǎn)生威脅，并對社會生產(chǎn)活動、居民正常生活產(chǎn)生影響。因此，必須對輸電線路耐雷性能不斷優(yōu)化，以保證輸電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性。基于此，本文對110kV輸電線路防雷技術(shù)進(jìn)行了探討，并提出了一系列觀點(diǎn)，以供參考。

輸電線路 防雷技術(shù) 避雷針

1 雷電放電過程概述

雷電是一種典型的大自然現(xiàn)象，具有強(qiáng)大的破壞力。當(dāng)大氣層中濕度較大，并存在熱氣流時，空氣當(dāng)中水蒸氣遇冷后便會凝結(jié)成雷云。受大氣摩擦作用，雷云底部會匯聚大量負(fù)電荷，并與地面上的正電荷行之間產(chǎn)生電場作用。當(dāng)電場達(dá)到一定強(qiáng)度后，雷云層與大地間的空氣便會被擊穿，即會產(chǎn)生“中和”放電現(xiàn)象。事實(shí)上，在上述過程中，雷雨電場與空氣電場一起形成了一個“天然”的電容器。當(dāng)電場強(qiáng)度能夠擊穿空氣電場強(qiáng)度時，兩者便會產(chǎn)生劇烈碰撞，并產(chǎn)生電離，并形成一個導(dǎo)電通道（雷電通道）。當(dāng)然這種放電并不是持續(xù)不斷向下進(jìn)行的，而是一個階段性發(fā)展過程。當(dāng)云端主放電結(jié)束后，云層當(dāng)中殘留的電荷會從主放電通道向下流動，即進(jìn)入余暉放電階段。余暉放電階段所產(chǎn)生的電流量并不大，但整體持續(xù)時間較長。

2 輸電線路防雷技術(shù)分析

在我國，110kV輸電線路涉及規(guī)模較大，應(yīng)用范圍較廣，是防雷的重點(diǎn)對象。輸電線路防雷技術(shù)是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)，不同類型的技術(shù)具備了不同的特點(diǎn)，適用于不同的環(huán)境，具體如下：

2.1 輸電線路合理篩選

相關(guān)研究表明，輸電線路受雷擊影響頻率與雷擊密度存在直接關(guān)聯(lián)。多雷電輸電線路區(qū)域往往會成雷擊頻率較高。因此，在輸電線路規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)盡可能避開雷電密集區(qū)。同時，雷擊與區(qū)域土壤之間也存在著密切聯(lián)系。通常情況下，雷擊事故經(jīng)常會出現(xiàn)在土壤電阻率較低或電阻率變化較為明顯的地區(qū)。例如，金屬礦區(qū)、環(huán)境濕度較大區(qū)域、平原與山地交接處、地下水位較高處、高差較大的丘陵等地區(qū)整體電阻率都偏低，受雷擊概率更大。因此，在輸電線路鋪設(shè)時，應(yīng)該盡可能避開上述區(qū)域。

2.2 避雷線設(shè)置

在110kV輸電線路當(dāng)中，通過架設(shè)避雷線，能夠進(jìn)一步提升輸電線路的防雷性能。一方面，架設(shè)避雷線可增強(qiáng)地線、導(dǎo)線之間耦合作用，有利于降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓；另一方面，避雷線能夠?qū)纂娏鳟a(chǎn)生分流作用，可預(yù)防雷電直接擊穿電路。一般情況下，110kV等級輸電線路可全線架設(shè)避雷線。相關(guān)研究表明，在預(yù)防繞擊雷方面，雙避雷線效果較單避雷線效果更優(yōu)，保護(hù)角愈小，防繞擊效果也就愈好。因此，在山區(qū)及雷電密集區(qū)應(yīng)該盡可能全線架設(shè)雙避雷線，保護(hù)角應(yīng)控制在20°至30°范圍內(nèi)。在避雷線設(shè)置過程中，可適當(dāng)將避雷線外移，以降低導(dǎo)線與避雷線之間的水平距離，以此來減小保護(hù)角。需要注意的是，避雷線外移距離不能太大，應(yīng)保證桿塔上兩根地線距離不超過導(dǎo)線與地線間垂直距離的5倍。同時，可通過導(dǎo)線內(nèi)移的方法來控制保護(hù)角。這種方式能可防止桿塔重量增加、基礎(chǔ)應(yīng)力增大，有利于減小輸電走廊。

2.3 線路避雷器設(shè)置

在雷電密集區(qū)或土壤電阻率較高的線路段或輸電線路絕緣較為薄弱的地段，通過安設(shè)避雷器可有效降低雷電事故發(fā)生頻率，防止輸電線路受到損害，有利于提升整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。避雷器主要安裝在易擊段桿塔上。在避雷器安裝過程中，要充分考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。將避雷器安裝在易繞擊相，根據(jù)易繞擊的相數(shù)來確認(rèn)數(shù)量，這樣能夠提升桿塔的耐雷性能，有利于防止繞擊跳閘現(xiàn)象。

2.4 安設(shè)避雷針

避雷針是110kV輸電線路最為常見的防雷設(shè)施。利用避雷針能夠?qū)⒗纂娏骺焖?、安全地?dǎo)入地下，讓保護(hù)對象避免雷擊。側(cè)向避雷針為例，通過在桿塔上安裝水平側(cè)針，能夠增強(qiáng)避雷線對弱雷的吸引力，從而擴(kuò)大避雷線的保護(hù)范圍。相關(guān)研究表明，側(cè)向避雷針對導(dǎo)線及保護(hù)絕緣子均有良好的保護(hù)作用，在閃絡(luò)事故預(yù)防方面具有明顯的作用。為了進(jìn)一步提升保護(hù)效果，三相均可安裝側(cè)向避雷針。側(cè)向避雷針具體安裝結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1：側(cè)向避雷針具體安裝結(jié)構(gòu)示意圖

安裝先通過三個固定螺孔與桿塔橫擔(dān)相連，由地下引線與接地體連接，由此將雷電流導(dǎo)入大地。安裝時根據(jù)實(shí)際地形來判斷是否要在橫擔(dān)兩側(cè)均安裝避雷針。先確認(rèn)線路來雷方向，再確定側(cè)向避雷針位置，避免重復(fù)安裝，以節(jié)約成本。

2.5 優(yōu)化輸電線路絕緣配合

在正常運(yùn)行電壓條件下，絕緣子應(yīng)該具備可靠的電氣絕緣強(qiáng)度。要結(jié)合線路運(yùn)行電壓等級、線路所處外部環(huán)境以及絕緣子的允許機(jī)電荷載來確認(rèn)絕緣子型號。不同類型絕緣子存在明顯的特征差異性，例如，玻璃絕緣子容易出現(xiàn)“自爆”現(xiàn)象，但玻璃絕緣子便于線路維護(hù)；陶瓷絕緣子性能較為穩(wěn)定，但如果出現(xiàn)故障，維護(hù)檢查工作量相對較大；棒形絕緣子具備較高的污閃電壓，爬電距離較大，具有不可擊穿的特點(diǎn)。在絕緣子設(shè)置過程中，要仔細(xì)篩選，綜合利用，將絕緣配合的效用充分發(fā)揮出來。

3 110kV輸電線路防雷展望

110kV輸電線路防雷除了要做好技術(shù)工作外，還要做好環(huán)境監(jiān)測，要求供電部門與氣象部門相互配合，充分掌握區(qū)域雷電活動規(guī)律及雷電參數(shù)，以作為防雷技術(shù)實(shí)施參考。在保證線路耐雷性能的同時，要進(jìn)一步處理好防雷工程造價與線路防雷性能之間的關(guān)系，以最低的投資成本換取最佳的耐雷性能，以此來提升防雷工程效益，并保證輸電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性。

[1]笪群峰.110kV輸電線路綜合防雷技術(shù)措施探討[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2014(08):101-103.

[2]陳長紅.110kV輸電線路的防雷技術(shù)分析[J].機(jī)電信息,2015(18):35-36.

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