摘要：雷电是一种普遍现象，在大自然中无法躲避。110kV架空输电线路广泛地分布在野外，闪电易击中地面上凸起的物体，尤其是带电物体。同时，线路的雷击频率与架空110kV架空输电线路的高度和长度呈正相关的关系。鉴于此，本文对110kV架空110kV架空输电线路防雷应用进行分析，以供参考。
关键词：110kV架空;输电;雷击；绝缘水平；绝缘距离；接地电阻；选择性
引言
经过近几年对架空110kV架空输电线路运行维护和防雷工作的实践，虽然现在还不能完全避免架空110kV架空输电线路雷害，但通过多年的研究和运行，积累了一定的理论基础和丰富的实践经验，根据危害大小和发生频率采取对应措施，做到有的放矢，使经济性和安全性达到较为理想的状态。
1110kV架空输电线路防雷保护概述
110kV架空输电线路由于分布面积广易受雷击，这是线路故障的客观原因。同时，雷击后，雷电波将沿110kV架空输电线路侵入变电站，110kV架空输电线路的绝缘水平一般高于变电站设备的绝缘水平，给变电站电力设备带来危害。因此，应充分注意线路防雷。根据过电压的形成过程，线路产生的雷电过电压一般可以分为两种，一个是雷击线路附近的地面，这是由电磁感应引起的，也可以称为感应雷电过电压。另一种是线路上引起的雷击过电压。运行经验表明，直接雷击对高压电力系统的危害更有害。在工程计算中，通过防雷等级和雷击跳闸率来测量110kV架空输电线路的耐雷性能和防雷效果。
2110kV架空输电线路雷击防护的基本原理
2.1外部防雷——防止雷直击导线
110kV应沿整条线路安装避雷线，减小避雷线的保护角度，必要时加装一根避雷针配合。架空避雷线是人们长期实践证明有效的防止直击雷的方法，在0级保护区即外部做无源保护，主要由避雷线和接地装置这两个部分组成。其作用机理为架空避雷线高于110kV架空输电线路，当雷击接近地面时，架空地线附近电场发生变化，雷电先击中避雷线，避雷线对110kV架空输电线路起到了保护作用，雷击产生的大电流通过接地线导入大地，降低塔顶电位，降低感应过电压从而使被保护物免受雷击。避雷针的作用机理是在雷云放电将要接近地面时，利用其自身的高度优势，改变被保护物附近的电场，改变先导放电的方向，将雷电引入避雷针中，使被保护物被雷击的概率大幅下降，进而通过接地系统将大电流导入大地，以保护线路免受雷击。但是，传统的富兰克林避雷针属于被动式放电，有一定的局限性，其在引流过程中存在反应灵敏性差、保护范围有限(有发生绕击雷的可能)、弱点设备保护效果差等情况。
2.2良好的接地装置——降低接地电阻值
不同的防雷技术或系统，其运行机理之一都是要把雷电流通过接地装置导入大地，来最终达到保护线路以及人员安全的目的。所以，架空线路防雷系统必须要有高标准的接地装置，否则在雷电天气有可能引起断电，情节严重时可能影响到周边人民群众的生命财产安全。另外线路避雷器也需要以良好的接地装置为条件才能取得良好避雷效果，避雷器接地装置要求接地阻值小于4Ω，且为独立接地。
2.3投用线路自动重合闸——防止线路中断供电
尽管采取多种措施对110kV架空输电线路进行保护，但仍然不能做到万无一失，作为雷击跳闸之后的补救措施，可采用线路自动重合闸，在线路闪络跳闸后并没有形成永久故障的情况下，重新闭合以实现不间断供电。对于我国的电压等级在110kV及以上的线路，重合闸成功率可以达到70%～95％。
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3110kV架空输电线路上常用的防雷措施
3.1减小避雷线的保护角
避雷线可以对绝缘子起到很好的保护作用，减小避雷线的保护角可以使线路预防雷击的效果更加显著，在相同条件下，避雷线的保护角越小，架空110kV架空输电线路的耐雷水平越高。降低避雷线的保护角，可以大大地降低110kV架空输电线路的雷击绕击率，从而很好的预防雷击故障。减小避雷线的保护角的工作，需要在线路杆塔设计阶段完成，已经建成投运的杆塔，不适宜进行保护角大小的调整。
3.2降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻对于防范雷击有着重要的意义，在线路杆塔的绝缘电阻高的情况下，雷击杆塔时，杆塔顶部电位更大，绝缘子将会承受更大的电压，更容易被击穿，但是在线路杆塔的绝缘电阻小的情况下，雷击杆塔时，杆塔顶部电位更小，绝缘子将会承受更小的电压，不容易被击穿。降低绝缘电阻有多种方法，比如延长接地体长度，增加接地体的埋入深度，使用新型石墨烯接地体，使用降阻剂等，都可以有效降低接地电阻。
3.3架设耦合地线
耦合地线往往架设于线路导线的下方部位，架设耦合地线也是防范110kV架空输电线路雷击故障的较好的方法，采用架设耦合地线的方法，可以降低雷击时绝缘子上的感应电压，防范绝缘子被过大的瞬时感应过电压损坏。架设耦合地线能够起到对雷电流的分流作用，对于减小架空110kV架空输电线路的反击雷跳闸率，有较好的效果。实践证明，当线路杆塔处于较差的地质条件下，比如山区岩石地带，杆塔的绝缘电阻不容易进行降低时，采用架设耦合地线的方法，对于防范雷击危害有很好的效果。
3.4安装可控放电避雷针
可控放电避雷针，在500kV架空110kV架空输电线路中有较为广泛的应用，它属于塔顶形式的避雷针。可控放电避雷针具有特殊的结构，通常安装在架空110kV架空输电线路的杆塔顶端。它可以有效降低线路的绕击率，从而达到预防雷击故障的作用。可控放电避雷针的优点在于，它的针头处于一种浮动状态，可以形成较为均匀的电场，储存其感应到的雷云电场能量，当其储存的能量达到临界值时，就会进行放电，拦截雷电，使得送电线路免受雷击的损害。
3.5装设线路避雷器
常见的线路避雷器为金属氧化锌避雷器，分带串联间隙型和无间隙型两种。线路避雷器与导线绝缘子串并联安装，在工频电压下呈现很高的电阻，当线路导线遭到雷击时，传导至避雷器的雷击过电压一旦超过避雷器的启动电压，避雷器就会启动泄流，迅速地降低导线上的雷击过电压值，雷击过电压值下降至一定数值后避雷器又呈现高电阻状态，并停止泄流。因为避雷器的启动电压和雷击放电后的残压均低于绝缘子串的闪络电压，所以只要避雷器的泄流速度足够快、泄流持续时间足够短，就能保证绝缘子串不闪络，避免发生雷电绕击闪络现象。由此可见，安装线路避雷器是一种非常有效的防雷措施。但是，避雷器需要运行维护且价格较高，实际工程中一般是针对易遭受雷击的地段，安装适当数量的线路避雷器。
结束语
110kV架空输电线路一般都是在室外，经常受到台风、雷电以及大雨等多方面的自然气象条件直接影响，从而给电力系统运行带来不稳定的影响。雷电是造成110kV架空输电线路故障最主要的因素之一，会使110kV架空输电线路出现烧毁或者短路现象，产生雷击跳闸等事故；由于雷击的电流很强大，在110kV架空输电线路上将产生远高于线路额定电压的“过电压”，甚至会对电力系统内相关设备造成较大的损害，因此加强防雷接地设计及维护，能够减少或防止此类问题发生。
参考文献:
[1]钱磊,平学良,周晓娜,韩刚.110kV架空输电线路防外力破坏预警技术应用研究[J].电子器件,2018,41(06):1441-1446.
[2]段有重,孙圣帅,张廷波,芦毅.架空110kV架空输电线路的运行维护及防雷措施探讨[J].山东工业技术,2019(01):186.
[3]董明,张进华.架空110kV架空输电线路防雷措施探究[J].中国战略新兴产业,2017(44):166.
论文作者:许春燕
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/28
标签：线路论文; 避雷线论文; 过电压论文; 杆塔论文; 避雷器论文; 防雷论文; 雷电论文; 《电力设备》2019年第12期论文;