（国网忻州供电公司）
摘要：随着国家电网建设的不断完善，输电线路建设工作也快速发展，其中110kv输电线路雷电故障发生率在近年来不断升高，其中输电线路设备老化陈旧、更新换代不及时是主要原因，同时也与线路防雷保护策略不利存在直接关联。笔者就此分析了110kv输电线路雷击故障种类和特征，基于110kv输电线路受雷电强度影响而发生雷击跳闸的情况探讨了110kv高压线路的有效防雷对策，希望有所指导和帮助。
关键词：输电线路；110kv；雷击故障；雷电强度；防雷措施
在电网运行过程中，雷击故障一直是电力部门重视的问题。统计数字显示，部分跳闸几率较高区域中，雷击故障导致跳闸的次数在跳闸总次数所占比重高达50%~70%。110kv输电线路防雷工作历来是一个棘手的问题，因部分线路走向、局部地形、气象条件、运行维护、土壤电阻以及施工质量等诸多因素影响而导致线路防雷工作难度很大。因此电力部门应明确雷击故障种类与特征，结合110kv输电线路受雷电强度影响而发生雷击跳闸的情况，采取有效措施做好高压输电线路防雷工作。
一、输电线路雷击种类和特征
输电线路运行状态下，雷击是危及线路安全运行的一种自然现象，其主要表现为雷电绕击、反击以及直击三种方式。由于受到地理位置、气象条件、地质环境以及季节不同等因素的影响，雷击电流强度也明显不同，通常情况下平原区域雷电流量高于山地区域，而正闪击则高于负闪击。当避雷线档距中部以及绝缘子串两端承受雷电直击时，一般产生电位相对较低，因此反击几率较小。若直击杆塔顶部，则塔身对地面产生高电位，同时绝缘子串两端亦产生高电位，导致闪络现象。一般来说雷电绕击导线的几率相对较低，然而一旦塔杆顶部受到雷电直击或绕击，则有较大几率导致跳闸事故。山地区域塔杆由于受到土壤地质、地形以及坡度等因素影响，其绕击几率高于平原区域。存在山谷风的情况下，输电线路有可能受到来自移动过程中的雷云的绕击或者闪击，引起雷击故障。所以在特殊地形或者高海拔地区，雷电有较大几率对避雷线以及杆塔顶部产生直击，并造成反击现象。设置避雷线时保护角度越大，则雷击几率越低，反之越高；同样在保护角相同的情况下，绕击几率与线路悬挂高度亦为正比。
二、110kv输电线路因雷击故障跳闸与雷电强度之间的关系
线路雷击跳闸发生率与地面落雷密度之间呈正相关，但应注意的是110kv输电线路发生跳闸的几率具有典型性，调查数据表明，落雷密度和线路雷击跳闸率之间呈正相关，这一表现明显高于220kv以及500kv输电线路。110kv输电线路因雷击故障发生跳闸的影响因素主要包括如下：（1）雷电天气并不能精确预测，因此表现出不确定性，导致线路防雷工作难度骤升，一旦发生雷击损害，则会给电力系统运行造成诸多危害。（2）未合理安装线路避雷器同样会引发线路雷击跳闸问题。对于山区线路杆塔，倘若其接地电阻测量方法有误，则会导致接地电阻超标的部分杆塔被遗漏，由此造成安全隐患。设置避雷器需要通过泄流来实现放雷的目的，所以杆塔接地电阻的测试必须准确，并确保避雷器的合理设置。（3）单避雷线保护设置同样会引起绕击故障，因为单避雷线运行范围相对有限，绕击几率随之增加，这在山地区域尤为显著。（4）杆塔顶部承受雷击后，杆塔无法将雷电流向临近杆塔分流，自体承受雷电强度过高，而导线和避雷线二者的耦合系数较低，绝缘子串两端反击电压以及感应电压分量相对较高，由此引起线路故障。（5）过高的杆塔接地电阻是导致反击故障的一个主要因素，现场试验数据表明，不少于30%的杆塔均因接地电阻数值超标而发生雷击故障。
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三、110kv输电线路雷电故障的有效应对策略
1、减小杆塔接地电阻。减小杆塔冲击接地电阻，强化线路反击耐雷性能是输电线路防雷保护的重要途径。该防雷技术操作原理是对接地电极尺寸、外观、埋深和土壤电阻率作出调整，由此来调整杆塔本体接地电阻。其操作方法主要包括如下三点：（1）降阻剂。输电线路临近区域分布有低电阻率物质的情况下，可从多方面考虑，充分利用此类物质。应评估此类物质，确认其是否具备施工简便、低电阻率、经济合理、低流失率以及高稳定性等多项性能。倘若临近区域并无此类物质，则应填充降阻剂来实现降阻目标，以收到满意的降阻效果。（2）水平外延接地。该技术对于杆塔分布地区伴有水平放射的区域较为适用，水平放射技术资金投入较为低廉，其能够减小工频接地电阻，同时对冲击接地电阻亦有良好的降阻性。（3）深埋式接地极。杆塔分布区域深部地层土壤电阻率不高的情况下，可考虑采用竖井式接地极以及深埋式接地极等技术实现防雷接地的目标。埋设接地极时应合理选择埋设地点，并将接地极经由山岩裂缝插入，将降阻剂灌注入缝。
2、装设避雷设施。增设避雷设备的目的主要在于防护直击雷，此类设备包括引下线、避雷针以及避雷网等等。一旦发生雷击，雷电流约有50%会被接闪装置以及引下线分流，而剩余部分能量则会经由相应管线泄放。但二者难以避免地会对操作人员人身安全以及电力设备运行产生威胁，所以在设计110kv输电线路防雷方案时应对雷击电磁脉冲以及雷电波侵入等予以充分重视，可考虑设置电涌保护器，通过三级防护方案以限制电压数值。
3、加设耦合地线。沿输电线路导线下部添加接地线，强化输电线路反击耐雷性能，减少反击跳闸发生率。一般来说这一技术适用于高接地电阻值的输电线路，耦合地线有利于强化地线和导线的耦合效果，确保发生雷击的情况下导线能够产生高数值感应电压，以降低绝缘子串冲击电压，同时又能够减小线路杆塔分流系数，如果接地电阻数值偏高，则可利用临近杆塔接地装置分流雷电能量，控制塔顶电位。此外，耦合地线分布于线路两侧时可改善地线屏蔽效果，有利于避免雷电绕击。
4、新型绝缘子的更换。绝缘子对于线路绝缘性能的影响极为关键，更是线路抗雷击性能的一个主要影响因素。在选择线路绝缘子时应充分根据输电线路实际情况，做好质量控制与后续运行管理，严禁出现质量问题或性能缺陷的绝缘子投入使用。电力部门应定期检测那些严重老化或投入运行的绝缘子，评估其零值、低值，并定期更换。频繁发生雷击的区域应强化绝缘子性能，或加大绝缘子的布设数量。诸多实践证实，该方式可有效改善输电线路绝缘性能以及耐雷性能，减少线路跳闸几率。应注意的是，目前110kv输电线路中通常以合成绝缘子为主，该类产品具有较高的强度以及较强的防污性能，重量较轻而维护便捷，但不适用于多发雷击的区域。
四、结语
110kv输电线路防雷保护工作的开展需要我们综合分析，从线路分布地域地形出发，结合防雷需求确立相应的防雷方式以及防雷手段，确保线路运维效果与经济性，确保供电系统健康运行。
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论文作者:赵振羽
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/27
标签：线路论文; 杆塔论文; 雷电论文; 防雷论文; 绝缘子论文; 电阻论文; 避雷线论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;