1、110KV 输电线路防雷设计研究摘要：输电线路的防雷涉及因素较多，与地形、地貌、地质、气象和系统运行水平等诸因素有关。一般 110 kV 线路因雷击发生单相接地就会跳闸，要降低雷击跳闸率关键就在于提高线路防雷水平。鉴于此，本文对 110KV 输电线路防雷设计进行了探讨。 关键词：输电线路，110KV，防雷设计 Abstract: the transmission line lightning protection which involves many factors, and the terrain, landscape, geology, meteorological and system
2、 operation level of the relevant factors. General 110 kV lines caused by lightning happen single-phase grounding will trip, to reduce the lightning trip is key rate increase line lightning protection level. In view of this, this article to 110 KV transmission lines lightning protection design are al
3、so discussed. Keywords: power lines, 110 KV, lightning protection design 中图分类号：TM 文献标识码： A 文章编号： 一、前言 雷击是影响电网安全稳定运行的重要因素之一。长期以来雷击引起的输电线路跳闸事件频繁发生，对电网安全稳定运行构成了极大的威胁。据电网故障分类统计表明，在我国跳闸率较高的地区，高压线路运行的总跳闸次数中，由雷击引起的次数占 5070，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路引起的事故率更高。所以防止雷击跳闸可大大降低输电线路的故障，进而降低电网中事故的发生频率。因此，寻求更有效的线路
4、防雷保护措施，一直是世界各国电力工作者关注的课题。 二、110kV 线路耐雷水平影响因素分析 雷击是一种统计性的小概率事件，还无法准确测量和捕捉到线路遭受的每一次雷击参数，甚至还很难准确地区分每次线路雷击故障的闪络类型，如反击还是绕击问题，造成在防雷措施上的针对性不强。输电线路的防雷研究需通过调查研究和观测以进一步弄清其特点、找出问题所在，制定有针对性的防雷措施，本文以 110kV 线路为例，对其耐雷水平影响因素进行了分析。 1、杆塔的接地电阻值与耐雷水平的关系 很多山区输电线路由于地形、地势复杂，施工难度大，土壤电阻率高，杆塔接地电阻大多偏高。线路杆塔接地电阻越大，耐雷水平越低，反之耐雷水平
5、越高。见表 1 表 1110kV 输电线路在不同接地电阻值下的耐雷水平 2、线路单、双避雷线保护与耐雷水平的关系 调研发现，架设双避雷线的 110kV 输电线路比架设单避雷线的 110kV 输电线路雷击跳闸率低。见表 2 表 2110kV 输电线路在不同保护方式下的耐雷水平和跳闸率 从表 2 的数据可以看出，当杆塔接地电阻值为 7 时，双避雷线与单避雷线相比较，其耐雷水平提高 28.3%，而雷击跳闸率则降低 40%。同时也发现，当杆塔接地电阻值为 15 时，双避雷线与单避雷线相比较，其耐雷水平则只提高了 11.1%，雷击跳闸率也只降低了 32.2%。这就说明不同保护方式下的输电线路在相同的接地
6、电阻值下，其防雷效果是不同的，双避雷线的防雷效果明显比单避雷线要好。另外，线路的防雷效果与杆塔接地电阻值的大小有关，随着杆塔接地电阻值的增大，单避雷线或双避雷线的耐雷水平都会降低，而且单避雷线和双避雷线的耐雷水平会趋向同一等级的耐雷水平。也就是说随着杆塔接地电阻的增大，避雷线所起的防雷效果就会越来越不明显。 3、耦合地线对线路耐雷水平的影响 耦合地线的作用有：（1）它具有分流作用和增大导、地线之间的耦合系数，减少了等值波阻抗，使得导线上的雷电波波头得到有效控制，使得绝缘子上的电压减小，使线路不易发生闪络，从而提高耐雷水平；（2）对雷击杆塔雷电流的分流作用增加，使塔顶电位降低；（3）能提高杆线处
7、的“地”电位面，使杆塔有效高度相应减小(因导线所处大气电场等电位面相应降低)，从而在雷击塔顶时导线上感应电压分量减小，相当于杆塔本身电感量减少，利于提高耐雷水平，降低跳闸率 三、输电线路防雷设计措施 通过对 110kV 输电线路的雷害事故调研及其理论、试验分析，要解决输电线路的防雷问题，必须采取综合防雷技术措施。首先要确定输电线路的多雷区和雷击易击段以及绝缘子闪络多的区段，有针对性地采取相应的防雷措施，才能达到减少雷害事故和降低线路雷击跳闸的目的，具体建议如下： 1、降低杆塔接地电阻 降低杆塔接地电阻技术是通过降低杆塔的冲击接地电阻来提高输电线路反击耐雷水平的一种输电线路防雷技术。传统的降低杆
8、塔接地电阻的方法主要分为物理降阻和化学降阻。物理降阻包括更换接地电极周围土壤、延长接地电极、深埋接地电极、使用复合接地体等；化学降阻主要是指在接地电极周围敷设降阻剂,通过降低土壤电阻率来达到降低接地电阻的目的。近年来，也出现了诸如采用立体接地极降低接地电阻等新技术。降低杆塔接地电阻的措施主要有：（1）水平外延接地，如杆塔所在的地方有水平放射的地方。因为水平放射施工费用低，不但可以降低工频接地电阻，还可以有效地降低冲击接地电阻。 （2）深埋式接地极，如地下较深处的土壤电阻率较低，可用竖井式，或深埋式接地极。在选择埋设地点时应注意以下几点：1)选在地下水位较丰富及地下水较高的地方。2)杆塔附近如有
9、金属矿体，可将接地体插入矿体上，利用矿体来延长或扩大接地体的几何尺寸。3)利用山岩的裂缝，插入接地极并灌入降阻剂。4)铺设水下接地装置，如杆塔附近有水源，可以考虑利用这些水源在水底或岸边布置接地极，可以收到很好的效果。 （3）填充电阻率较低的物质（降阻剂）1)如附近有可以利用的低电阻率的饿物质，可以因地制宜、综合利用，但这些物质的性能具备：电阻率低、不易流失、性能稳定、易于吸收和保持水分、无腐蚀作用、施工简便、经济合理。2)施加降阻剂进行降阻，实践证明，在水平接地体周围施加高效膨润土降阻防腐剂，对降低杆塔的接地电阻效果明显。 2、架设耦合地线 架设耦合地线是在降低杆塔接地电阻有困难的时候，在导
10、线下方加设一条接地线，以提高线路的反击耐雷水平，降低反击跳闸率的防雷技术，一般应用在接地电阻较高的线路。架设耦合地线提高线路反击耐雷水平的机理包括两个方面，一方面耦合地线可以增加导线和地线之间的耦合作用，雷击塔顶时在导线上产生更高的感应电压，从而减小绝缘子串承受的冲击电压；另一方面耦合地线可以降低杆塔的分流系数，特别是在接地电阻较高时，可使雷电流易于通过邻近杆塔的接地装置散流，从而降低塔顶电位。架设在线路两侧的耦合地线即侧面耦合地线，位于导线两侧，有效地增加了地线的屏蔽作用，对线路防绕击有较好的作用。实验也证明，安装耦合地线可以有效地减少反击雷害事故的发生。耦合地线也是一种有效的防反击措施，对
11、于投运后雷击故障频发的线路段可以采用架设耦合地线的补救措施。加装耦合地线后，会出现雷击点转移，耦合地线终端杆（即杆的一侧有耦合地线而另一侧无耦合地线）成为相对薄弱点而易遭雷击。此外耦合地线终端杆塔还有两个弱点：（1）雷击分流作用有所减小；（2）大气电场在此杆塔处分布有畸变，从而增加了雷击的概率。为此必须尽量降低终端杆塔的接地电阻，并增加一片绝缘子。应用此项技术时应注意以下事项：（1）应充分考虑耦合地线与导线的电气距离配合，特别是交叉跨越时的配合。 （2）由于在导线下面增设的耦合地线，增加了杆塔荷载，部分杆塔及挂线点需补强及增设，因此应做好杆塔强度的校核工作。 （3）应按照设计规程要求，在架设耦
12、合地线前，做好耦合地线对地距离的校核工作，以确保人身的安全，同时防止送电线路设施的人为破坏。 3、采用双避雷线与负保护角 试验证明：对于 110kV 输电线路，在防止绕击雷方面，双避雷线比单避雷线的保护效果更加明显，保护角越小则防绕击效果也越好。对于新建 110kV 线路，建议采用全线架设双避雷线，并采用负保护角。使用减小避雷线保护角技术时使应注意：（1）将避雷线外移，减小避雷线和导线之间的水平距离来减小保护角时应注意避雷线不能外移太多，应保证杆塔上两根地线之间的距离不应超过地线与导线间垂直距离的 5 倍。（2）使用将导线内移的方法来减小保护角，可以避免杆塔重量增加和基础应力增大的问题，还可以建造更紧凑的输电线路，减小输电走廊。（3）在改造保护角的方案时要综合考虑减小保护角的防雷效果、运行规范要求和改造费用等因素并进行机械负荷方面大的计算，确定最优的改造方案。 参考文献： 1、李景禄，高电压技术，北京：中国水利电力出版社，2008，264-266，280-290 2、周泽存，沈其工，方瑜，王大忠.高电压技术，北京：中国电力出版社，2004，272-280， 3、贺建国，李凡，施围.110kV 线路型避雷器J.电瓷避雷器，2000，4，37-41
