探析110KV输电线路雷击故障及保护措施

屈伟平

【摘 要】110kV输电线路的运行安全对人们的生产生活具有非常重要的意义。要做好110kV线路的安全管理工作，对于电力工作人员而言，应该采取合理有效的措施，做好线路的防雷保护措施，提高线路的抗雷击性能，以确保输电线路的安全稳定运行。本文阐述了雷击对于输电线路的危害，对110kV输电线路雷击故障的种类以及110kV输电线路的防雷保护措施进行了探讨分析。

【关键词】110kV输电线路；雷击故障；危害；种类；保护措施；

一、雷击对于输电线路的危害

雷击故障对于输电线路的危害是非常巨大的，对于110kV输电线路而言，一旦遭受雷击，不仅可能导致线路的跳闸、设备的损坏以及绝缘子的闪络等，还可能对周边居民的生命财产安全造成严重的威胁。一般来讲，不同的雷击类型对应了不同的线路故障，例如，多相故障大部分都是直击造成的，一次跳闸导致连续杆塔出现闪络或者三角排列的上方导线及水平排列的中线故障多是由反击造成的，绕击则通常只会造成单相故障。如果输电线路处于山林地区，交通不便，一旦发生雷击事故，会严重影响线路巡视和故障查找的效率。不仅如此，雷击往往伴随着大风、骤雨等恶劣天气，很容易导致树木折断，压断线缆，引发短路、断线、倒杆等事故，如果不能对其进行及时有效处理，将会造成巨大的损失。

二、110kV输电线路雷击故障的种类

1、雷电直击。雷电直击指雷电通过防护措施，直接击中被保护物，雷电中蕴含的电流在接地电阻或导线的阻抗之上。一般来说，雷电直击发生的几率较低，并且影响的范围较小，但是由于其电流巨大，发生突然，会对被击目标造成十分严重的破坏。如果雷电直击的位置处于避雷线档的中间部位，由于绝缘串和线档中间的电位较低，因此发生反击的几率非常小。

2、雷电反击。雷电反击指遭受直击雷的金属体，如接闪器、接地体等，在引导雷电流流入大地的过程中，在其引下线、接地体以及与其相连接的金属导体中，还产生非常高的电压，从而对周围与这些物体相连接的金属体、线路、设备以及人体之间产生巨大的电位差，引起闪络。在接闪瞬间，与大地间或存在很高的电压，这个电压与大地连接的其他金属物品发生放电的现象就称为反击。

3、雷电绕击。雷电繞击指雷电绕过避雷设备，直击导线的现象。这种情况发生的几率是非常低的，由于110kV输电线路自身的绝缘水平较高，并且多处设置有避雷针、避雷线、避雷网等防雷设备，遭受雷电绕击的可能性很小。但是，如果存在下列情况，则可能发生雷电绕击现象：（1）处于山区的输电线路，受山坡角度、杆塔高差以及高土壤电阻等因素的影响，雷电绕击发生的可能性较高。（2）如果存在山谷风，雷电在移动过程中，可能会产生绕击现象。（3）在对避雷线进行设置时，保护角越小，则发生雷击的几率越小，反之亦然，如果保护角相同，则悬挂的高度与雷电绕击的几率成正比。

三、110kV输电线路的防雷保护措施

输电线路的雷击防护措施包括直接雷防护、侧击雷防护以及感应雷防护三个部分，可以采用的技术性措施包括分流、接闪、屏蔽、均压、接地等，在实际应用中，需要从输电线路所处的地形、地貌、地质、土壤性质等方面进行充分考虑。

1、降低杆塔接地电阻。降低杆塔接地电阻，主要是通过降低杆塔的冲击接地电阻，提高输电线路的反击耐雷水平，从而实现输电线路的防雷保护。这种防雷技术的原理在于，通过改变接地电极的形状、尺寸、埋深以及土壤的电阻率，以改变杆塔自身的接地电阻。主要方法包括：（1）水平外延接地：主要是针对杆塔所在地区存在水平放射的地方，水平放射技术的施工费用相对较低，不仅可以降低工频接地电阻，而且可以有效降低冲击接地电阻。（2）深埋式接地极：如果线路所处地区地层深处的土壤电阻率较低，则可以采用深埋式接地极或者竖井式接地极，实现防雷接地。在对接地极进行埋设时，需要对埋设地点进行合理选择，如选择地下水较高的地点、利用山岩的自然裂缝插入接地极并灌注降阻剂、铺设地下接地装置等。（3）填充降阻剂：假如在输电线路附近，存在可以利用的低电阻率物质，可以对其进行充分利用。在利用时，需要从多个方面进行考虑，确定这些物质具备低电阻率、低流失率、高稳定性、经济合理、施工简便等性能。如果附近不存在这些物质，则可以施加降阻剂进行降阻，这样也可以起到良好的降阻效果。

2、架设耦合地线。这种方法是在输电线路的导线下方，增设一条接地线，以提升线路的反击耐雷水平，降低线路的反击跳闸率，通常情况下，多用于接地电阻相对较高的线路。通过耦合地线，一方面，可以增强导线与地线之间的耦合作用，使得雷击发生时，导线上可以产生更高的感应电压，减小绝缘子串承受的冲击电压；另一方面，可以降低线路杆塔的分流系数，在接地电阻较高时，可以使得雷电流通过邻近杆塔的接地装置，对其进行散流，从而降低塔顶的电位。而位于线路两侧的耦合地线可以强化地线的屏蔽作用，对于防止雷电绕击具有良好的效果。耦合地线的架设，需要充分考虑杆塔结构、强度、弧垂对地距离、地形地貌等因素的影响，做好耦合地线对地距离的校核，明确其与导线的电气距离配合，以确保耦合地线架设的合理性。

3、更换新型绝缘子。绝缘子是影响线路绝缘能力的关键，同时也是影响线路抗雷击能力的重要因素。因此，在对绝缘子进行选择和管理时，需要结合实际情况，严把质量关，做好运行管理工作，坚决避免存在质量问题的绝缘子挂网运行。对于已经投入运行或者老化严重的绝缘子，不仅需要定期对零值和低值的绝缘子进行检测，而且需要对其进行定期更换，对于雷击频繁的地区，应该对绝缘子进行相应的强化，如适当增加绝缘子的数量等。经过大量的实践，这种方式可以有效提升输电线路的耐雷水平和绝缘能力，从而降低线路跳闸事故的发生率。从目前来看，在110kV输电线路中，采用的绝缘子多为合成绝缘子，强度高、重量轻、防污性能强，而且方便维护，但是在雷击多发区域，很容易发生跳闸故障，因此需要加强研究和改进。

4、装设避雷设施。避雷设施主要是针对直击雷的防护而言的，包括避雷针、避雷网、引下线等。在雷击发生时，有约50%的雷电流会沿着接闪装置，通过引下线直接流入地下，另外50%的雷电流则会沿着相应的管线泄放，而这两种电流都可能对电力设备和人员的安全造成相应的影响。因此，在对输电线路进行防雷设计时，需要充分重视雷电波侵入以及雷击电磁脉冲防护，可以通过安装电涌保护器实现。电涌保护器可以将电压限制在相对安全的范围内，因此需要实施三级防护措施：一级防护是将电流泄放入地；二级防护是在一级防护的基础上，对线路残压进行压制；三级防护则是对输电线路和重要的供电设备进行保护，这样通过三级压制，可以将电压保持在安全水平之内，对于保护输电线路来说具有积极意义。

结束语

雷击是影响电网安全稳定运行的重要因素之一，相关统计数据显示，在一些跳闸率较高的地区，由雷击引发的跳闸次数占据总跳闸次数的50%～70%，因此，电力部门应该充分重视雷击对于输电线路的危害，切实做好线路的防雷保护工作，提高线路的防雷水平。

参考文献

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