110kV输电线路雷电故障及保护对策分析
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作者: 伍世峰
摘 要：近些年，110kV输电线路雷电故障的发生率不断升高，一方面与设备陈旧，需进行更新换代有关，另一方面也是由于防雷保护工作力度有待加强。本文主要针对110kV输电线路雷电故障及保护对策进行分析，仅供参考。
关键词：110kV输电线路；雷电故障；防雷保护；措施
中图分类号：X77 文献标识码：A
1 雷击种类与特征分析
雷击是对输电线路安全运行产生影响较大的一种自然现象，通常主要以雷电绕击、雷电直击和雷电反击三种类型为主要表现。雷击产生的雷电流的大小（强度）与地理位置、地质条件、季节和气象等许多因素有关，一般平原地区比山地雷电流大，正闪击比负闪击大等。由于雷电直击避雷线档距中间部位所产生的电位较低，绝缘子串两端所产生的电位也较低，所以反击几率较小。但如果直击塔杆顶部会促进塔身对地面产生高电位，绝缘子串两端也会产生高电位，因而发生闪络现象。雷电本身绕击导线发生的几率很低，但是如果直击或者绕击塔杆顶部则极其容易发生跳闸现象。如果是山地地区的塔杆，受地形、坡度及土壤土质影响，发生绕击的几率相对平原来说要较高一些。如果存在山谷风，雷云在移动过程中也有可能会对导线造成直击或绕击，从而造成雷击故障，因此，在海拔相对较高、地形较为特殊的地区，雷电容易直接击中塔杆顶部或者避雷线，产生反击现象。在使用避雷线进行防护时，通常避雷线保护角度越小，发生雷击几率越小，反之则会变大，在保护角相同时，悬挂高度也与绕击的发生几率成正比。
2 雷击障碍表现
雷电直击、反击或者绕击发生之后，将会对输电线路的供电安全产生严重影响，一般其表现主要如下：绕击多造成单相故障，多相故障则多由直击造成；三角排列的上方导线及水平排列的中线故障大部分是由反击造成，偶尔也会发生边相导线绕击现象，但是发生绕击跳闸的几率较小；绕击可能会造成导线上排夹线部位产生烧灼痕迹；直击和反击则可能造成塔杆出现闪络现象，使输电线路档距中间部位出现导线间雷电放电现象。
3 110kV输电线路防雷保护措施
据统计，近几年由于雷击发生的线路跳闸比例高达50%左右，所以，加强防雷保护工作实践，更好的完善防护对策，对于确保110kV输电线路的正常运行具有重要意义。雷电防护措施主要包括直击雷防护、侧击雷防护、感应雷防护三大部分，并采用接闪、分流、屏蔽、均压、等电位、接地等技术措施，全面进行防护工作。防雷保护工作的实施，要从分考虑多方因素，比如地形、地质、地貌、海拔、土壤性质以及接地电阻等，结合实际情况设计防雷保护方案，提升其科学性与全面性。
直击雷防护要根据地形、塔杆的高度、结构等采取直击雷防护措施，包括接闪装置（避雷针、带、网）、引下线和接地装置三大部分。雷击发生时，50%的雷电流将沿接闪将通过引下通路直接泄放入地，50%的雷电流将沿着进出设备的管线泄放，这两种无论是哪种都会对设备和人员的安全造成负面影响，因此，在设计防护方案时必须重视雷电波侵入与雷击电磁脉冲防护。这两种防护措施的关键在于安装电涌保护器。安装电涌保护器的目的是为了限制电压，确保其维持在相对安全的水平，因此需要实施三级防护措施，一级是将电流泄放入地，二级是在一级的基础之上对线路残压实施进一步压制，三级是保护输电线路和重要供电设备，每一级防护的目的都是压制电压，确保其始终维持在安全水平之内，从而降低雷击危害，同时还具备一定的吸收非雷击导致的操作过电压的作用，对于保护输电线路来说具有积极意义。
在强化线路维护时，要根据地形、地貌以及当地的季节变化合理设计线路走廊，确保互相之间具有充足的安全间隙，尤其是架设难度高、跨越大、雷击多的区域，要合理设计方案，进行反复验证以确保安全。在验收工程时，要严格按照验收标准进行把关，包括接地体的埋设深度、射线长度、接地电阻值以及线路走向等，加强检验，严格把关，确保工程质量的同时以最优防雷保护为标准。现在许多输电线路的塔杆工程在实施时都采用了卫星定位系统设计，并且配合雷电定位系统能够对地区周边雷电的发生情况进行预判，这对于提前做好预防措施有着极为重要的参考意义，但是此类系统目前应用受限较多，仍需加强研究，不断进步。一般来说，接地电阻与耐雷水平呈反比，因此，必须根据各地土壤性质和电阻率把控塔杆的接地电阻水平，提升耐雷水平。如果电阻值出现异常，则必须尽快安排人员进行整改，做好定期测量接地电阻值，降低意外情况的影响。
输电线路的耐雷水平和绝缘能力也是保证其提升其抵抗雷击能力的重要参考因数。影响线路绝缘能力的关键在于绝缘子，因此，绝缘子的选用和管理必须科学、严格且定期强化，在检验时把好质量关，运行时做好管理监督，杜绝质量存在问题的绝缘子挂网运行。对于已投入运行或老化的绝缘子，除了要定期实施对零、低值绝缘子的检测外，还要定期进行更换，保证其对线路运行的绝缘作用。除此之外，对于发生雷击较为频繁的地区要采取相应强化措施，比如酌情增加绝缘子等。事实证明，这种方式能够有效提升输电线路的绝缘能力和耐雷水平，降低跳闸事故的发生率。现在使用较为广泛的绝缘子为合成绝缘子，这种合成品强度高，重量轻，维护方便，防污性能强，有着很好的应用空间，但是由于在多雷区应用极易发生跳闸故障，因而仍旧亟待加强研究，以扩大应用空间，更好的发挥其优势性能。
安装线路避雷器和避雷线（架空线路）也是降低雷击危害的重要措施。避雷线路其虽然应用成本较高，但是对于雷电发生较为频繁的区域有着很好的避雷效果，它与绝缘子合用，能够降低串联间隙放电，确保闪络和跳闸事故的发生，减少停电现象，在日常应用中有着很好的效果，因此，广大输电线路运行管理单位必须根据使用地段情况进行全面考虑，以最小的投入实现最大的防雷保护效益。避雷线作为送电线路最基本的防雷措施之一，在防雷方面具有以下功能：防止雷直击导线；雷击塔顶时对雷电流有分流作用，减少流入杆塔的雷电流，使塔顶电位降低；对导线有耦合作用，降低雷击杆塔时塔头绝缘上的电压；对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。避雷线的存在主要是针对导线进行保护，分流雷电流，发挥对导线良好的屏蔽效果，以免出现雷电直击现象，所以也是日常防雷保护中的主要措施。其他还有诸如安装自动重合闸装置，检验电线路保护角以及确保良好接地等保护对策。
总之，110kV输电线路的防雷保护对策除了要结合线路所在地形进行综合分析之外，还要根据防雷需求选择合适的方式与手段进行防护，以最合理的经济投入获得最大的防雷优势，保护输电线路的安全，确保供电系统的正常运行。
参考文献
[1]敬亮兵.池州110kV输电线路防雷技术研究[D].长沙：长沙理工大学，2009.
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