论文部分内容阅读
摘 要：110kV输电线路在整个电力系统运行中占有着重要地位，其杆塔接地层面的防雷能力直接关系着电力运行的稳定性和安全性，防雷设计是110kV输电线路设计施工的重要内容，防雷在其运行管理中占据关键地位。本文将以110kV输电线路防雷的必要性分析为切入点，总结雷击事故发生的原因，并找寻避雷设计的思路，探讨110kV输电线路防雷技术及防雷的有效措施，旨在于110kV输电线路安全运行过程中发挥出重要作用。
关键词：110kV 输电线路 防雷 接地电阻
中图分类号：TM86 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（a）-0025-02
1 110kV输电线路防雷的必要性分析
110kV输电线路在电力资源运行中发挥中关键作用，其中包括电能转化、区域性电能输送等，因此电能使用者对输电线路的关注焦点集中在输电的可靠性、安全性以及输配电能的稳定性上，电网工作人员应积极处理或及时排除威胁110kV输电线路稳定运行的影响因素，有资料统计显示分析发现，在众多不利因素中雷击跳闸危害程度最大，也和很多其他因素紧密相关，在目前电力行业技术发展背景下，110kV输电线路的安全运行及性能发挥仍常受自然环境制约，由于电网宽而广，线路难免遭受雷击损害，也有较多选址处于雷击事故高发地，常发生线路部件烧毁、损坏等现象，进而发生跳闸，因此总的来说使用并发展110kV输电线路防雷有着极强的必要性。
2 探讨雷击事故发生原因
2.1 雷电反击事故
当雷电袭击线路杆塔后会发生雷电反击伤害，这一状况发生主要和电阻、杆塔所处地形等因素有关，110kV输电线路覆盖面广，其中尤其是山区环境难以避免要在复杂条件下搭建杆塔，接地条件、施工条件及土壤选择等多个方面都存在一定的局限性，这也同时造就了雷击事故常发生的外在环境，譬如河流、山谷、山沟等地域，输电线路跨越度大，就成为了雷电袭击的密集地。所谓雷电反击指的是输电线路杆塔塔顶电位超出线路绝缘能力的一半以上，这时绝缘子将接受击穿性放电，这一现象是雷击事故发生的主要机理，其中雷击后电流大小和相邻档距、杆塔电感等因素有着紧密关联。
2.2 雷电绕击
当前我国很多地区110kV输电线路已经实现了全线段雷电保护，使雷击事件发生率有减少，但一些复杂地形条件下仍不可避免出现雷电损害现象，其中包含雷电绕击事故，这种状况发生的影响因素有地势、单线避雷针选择等，山顶、峡谷谷口、山谷暴风走向线路及杆塔，这些特殊地域常发生避雷保护失效情况，多发生雷电绕击事故。
除以上常见的两种雷击机理外，雷电导致输电线路故障跳闸的原因还有接地电阻选址、线路设计规划、线路避雷器、耦合地线等条件因素影响。
3 避雷设计思路
以110kV输电线路遭受雷击原因和雷电事故发生的机理为基础，要想尽可能降低雷击事件发生率，必须依赖于先进的线路防雷技术与有效防雷处理措施。避雷及接地电阻设计思路、原则主要体现在以下几方面。
（1）尽量提升输电线路杆塔接地电阻输电线路雷击保护能力和线路杆塔接地电阻数值有直接关系，有线路耐雷击对比表资料显示，当工频接地电阻值为8Ω、相应冲击接地电阻值为6Ω，雷击杆塔时耐雷水平为56.81kA；依次随着工频接地电阻值的增加，当其为120Ω、相应冲击接地电阻值为90Ω，雷击杆塔时耐雷水平为9.08kA，可知接地电阻越高，耐雷击水平就会降低，数据显示若110kV输电线路杆塔接地电阻增幅为80%，其耐雷水平跟着将降低130%。我国目前一些地区线路杆塔所处位置接地电阻值高，因此防雷效果不理想。（2）避雷线路数量接地电阻相同的状况下，保护线路不同会得到不同的防雷效果，双避雷线模式的出现为110kV输电线路施工提供了增加避雷效果的选择。（3）线路避雷器雷击杆塔顶若线路上安装了避雷器，这一装置雷击后产生作用，将电流分向避雷线两端，如此可保护杆塔，尽可能降低雷击的损害程度。
4 110kV输电线路防雷技术及措施
4.1 110kV输电线路防雷技术
（1）接地电阻设计由于110kV输电线路覆盖面广，为降低其施工成本，接地电阻方面施工队伍工作人员可尽可能降低杆塔接地电阻的存量，这样既节约成本，也能达到较好的避雷效果。杆塔周围接地电阻降低，雷击杆塔顶后电位上升幅度不会太大，因此输电线路绝缘子就能保护，使其避免发生损坏现象，提升了输电线路耐雷击水平，进而大大降低雷击跳闸事件的发生。另外线路设计、施工及维护过程中，电网技术人员可根据土壤实际情况，指导调节接地电极深度和大小，来尽可能降低土壤天然电阻率，常见方法有改变接地体角度、降阻剂选择合理、接地模块使用等，尤其是山区环境更应注意线路搭设、规划路线等，从设计上就开始源头性地减少线路维护成本，降低雷击事故发生率。（2）双避雷线同负保护角的设计110kV输电线路防止雷击的重要手段还有设计施工时选择双避雷线，应用这一模式需要注意的技术要点包含以下几点：避雷线和导线之间的距离要提前就地预估测量并做好合理设计，尽可能拉远这两者间的水平距，保护角减小，地线和导线之间存在一定距离，通常情况下避雷线和导线实际距离是地线和导线距离的3～5倍；导线向内侧转移，负保护角处理办法能避免基础压力、杆塔自重所带来的负荷；规避或取消输电走廊，更具条件设置密集输电线路，根据当前技术水平及预算成本则优方案。
4.2 110kV输电线路关键的防雷措施
（1）保证设计数据及方法的准确性，尽可能降低杆塔接地电阻设计前对输电线路所到地域实施实地测量，多方式、多次数测量，从源头降低设计误差和不良设计方案。除上文提到尽量降低接地电阻阻值率方法外，常用的方式还有使用降阻剂、填充降阻物质、地级深埋等。（2）设计布局输电线路以保证其合理性合理的输电线路分布应尽量避开雷击高发地，良好处理“选择性雷击区”，规律雷击集中特点有以下几点参考：“雷暴走廊”，即峡谷顺风口、河谷山区迎风口等；沼泽、湖泊、水库等潮湿地区；当地土壤天然电阻率低，或分布不均因不连续地域，如石、土交界处，山、田交界处等。这些地方尤其需要注意线路的设计和雷击的预防。（3）增加架空线里的耦合地线数量耦合地线在供电系统所起到的重要作用是降低线路反击跳闸和雷电绕击事件发生率，增加其数量能提升线路耐雷水平，减少跳闸的可能。（4）安装可以控制的放电避雷针装置，安上自动重合装置减少雷电绕击的主要方式之一即加大线路保护角，随着科学的进步与发展，也可通过装置设备来提升雷电防护能力；一些闪络性跳闸事故可通过自动重合装置来处理，以及时保证正常供电。（5）提升110kV输电线路绝缘水平，施工验收时重视绝缘子部件配置。除上述措施，还应注意线路验收工作，行好后期维护工作。
5 结语
综上所述，电力系统发生故障的主要原因是输电线路故障，当前我国电力事业正在稳步发展，其中输电线路特别是110kV输电线路覆盖面呈现出显著发展势态，雷电是常见的自然现象之一，它是影响输电线路故障的主要因素，随着110kV输电线路面的拓宽，雷击导致线路安全运行事故发生的概率也跟着提升，影响着社会、经济双效益的增长，因此作为电力行业工作人员应积极寻找降低雷击跳闸事件发生率的有效措施，良好合理设计接地电阻，研究并应用可靠安全的防雷技术，以保证人们正常生产生活不受或少受影响。
参考文献
[1] 仇煒.贵州110kV石平输电线路综合防雷研究[D].长沙理工大学，2010.
[2] 朱嘉欣.论110kV输电线路防雷与接地电阻的设计[J].建材与装饰，2016（27）：237-238.
[3] 谭湘海.输电线路的防雷设计[D].湖南大学，2004.
关键词：110kV 输电线路 防雷 接地电阻
中图分类号：TM86 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（a）-0025-02
1 110kV输电线路防雷的必要性分析
110kV输电线路在电力资源运行中发挥中关键作用，其中包括电能转化、区域性电能输送等，因此电能使用者对输电线路的关注焦点集中在输电的可靠性、安全性以及输配电能的稳定性上，电网工作人员应积极处理或及时排除威胁110kV输电线路稳定运行的影响因素，有资料统计显示分析发现，在众多不利因素中雷击跳闸危害程度最大，也和很多其他因素紧密相关，在目前电力行业技术发展背景下，110kV输电线路的安全运行及性能发挥仍常受自然环境制约，由于电网宽而广，线路难免遭受雷击损害，也有较多选址处于雷击事故高发地，常发生线路部件烧毁、损坏等现象，进而发生跳闸，因此总的来说使用并发展110kV输电线路防雷有着极强的必要性。
2 探讨雷击事故发生原因
2.1 雷电反击事故
当雷电袭击线路杆塔后会发生雷电反击伤害，这一状况发生主要和电阻、杆塔所处地形等因素有关，110kV输电线路覆盖面广，其中尤其是山区环境难以避免要在复杂条件下搭建杆塔，接地条件、施工条件及土壤选择等多个方面都存在一定的局限性，这也同时造就了雷击事故常发生的外在环境，譬如河流、山谷、山沟等地域，输电线路跨越度大，就成为了雷电袭击的密集地。所谓雷电反击指的是输电线路杆塔塔顶电位超出线路绝缘能力的一半以上，这时绝缘子将接受击穿性放电，这一现象是雷击事故发生的主要机理，其中雷击后电流大小和相邻档距、杆塔电感等因素有着紧密关联。
2.2 雷电绕击
当前我国很多地区110kV输电线路已经实现了全线段雷电保护，使雷击事件发生率有减少，但一些复杂地形条件下仍不可避免出现雷电损害现象，其中包含雷电绕击事故，这种状况发生的影响因素有地势、单线避雷针选择等，山顶、峡谷谷口、山谷暴风走向线路及杆塔，这些特殊地域常发生避雷保护失效情况，多发生雷电绕击事故。
除以上常见的两种雷击机理外，雷电导致输电线路故障跳闸的原因还有接地电阻选址、线路设计规划、线路避雷器、耦合地线等条件因素影响。
3 避雷设计思路
以110kV输电线路遭受雷击原因和雷电事故发生的机理为基础，要想尽可能降低雷击事件发生率，必须依赖于先进的线路防雷技术与有效防雷处理措施。避雷及接地电阻设计思路、原则主要体现在以下几方面。
（1）尽量提升输电线路杆塔接地电阻输电线路雷击保护能力和线路杆塔接地电阻数值有直接关系，有线路耐雷击对比表资料显示，当工频接地电阻值为8Ω、相应冲击接地电阻值为6Ω，雷击杆塔时耐雷水平为56.81kA；依次随着工频接地电阻值的增加，当其为120Ω、相应冲击接地电阻值为90Ω，雷击杆塔时耐雷水平为9.08kA，可知接地电阻越高，耐雷击水平就会降低，数据显示若110kV输电线路杆塔接地电阻增幅为80%，其耐雷水平跟着将降低130%。我国目前一些地区线路杆塔所处位置接地电阻值高，因此防雷效果不理想。（2）避雷线路数量接地电阻相同的状况下，保护线路不同会得到不同的防雷效果，双避雷线模式的出现为110kV输电线路施工提供了增加避雷效果的选择。（3）线路避雷器雷击杆塔顶若线路上安装了避雷器，这一装置雷击后产生作用，将电流分向避雷线两端，如此可保护杆塔，尽可能降低雷击的损害程度。
4 110kV输电线路防雷技术及措施
4.1 110kV输电线路防雷技术
（1）接地电阻设计由于110kV输电线路覆盖面广，为降低其施工成本，接地电阻方面施工队伍工作人员可尽可能降低杆塔接地电阻的存量，这样既节约成本，也能达到较好的避雷效果。杆塔周围接地电阻降低，雷击杆塔顶后电位上升幅度不会太大，因此输电线路绝缘子就能保护，使其避免发生损坏现象，提升了输电线路耐雷击水平，进而大大降低雷击跳闸事件的发生。另外线路设计、施工及维护过程中，电网技术人员可根据土壤实际情况，指导调节接地电极深度和大小，来尽可能降低土壤天然电阻率，常见方法有改变接地体角度、降阻剂选择合理、接地模块使用等，尤其是山区环境更应注意线路搭设、规划路线等，从设计上就开始源头性地减少线路维护成本，降低雷击事故发生率。（2）双避雷线同负保护角的设计110kV输电线路防止雷击的重要手段还有设计施工时选择双避雷线，应用这一模式需要注意的技术要点包含以下几点：避雷线和导线之间的距离要提前就地预估测量并做好合理设计，尽可能拉远这两者间的水平距，保护角减小，地线和导线之间存在一定距离，通常情况下避雷线和导线实际距离是地线和导线距离的3～5倍；导线向内侧转移，负保护角处理办法能避免基础压力、杆塔自重所带来的负荷；规避或取消输电走廊，更具条件设置密集输电线路，根据当前技术水平及预算成本则优方案。
4.2 110kV输电线路关键的防雷措施
（1）保证设计数据及方法的准确性，尽可能降低杆塔接地电阻设计前对输电线路所到地域实施实地测量，多方式、多次数测量，从源头降低设计误差和不良设计方案。除上文提到尽量降低接地电阻阻值率方法外，常用的方式还有使用降阻剂、填充降阻物质、地级深埋等。（2）设计布局输电线路以保证其合理性合理的输电线路分布应尽量避开雷击高发地，良好处理“选择性雷击区”，规律雷击集中特点有以下几点参考：“雷暴走廊”，即峡谷顺风口、河谷山区迎风口等；沼泽、湖泊、水库等潮湿地区；当地土壤天然电阻率低，或分布不均因不连续地域，如石、土交界处，山、田交界处等。这些地方尤其需要注意线路的设计和雷击的预防。（3）增加架空线里的耦合地线数量耦合地线在供电系统所起到的重要作用是降低线路反击跳闸和雷电绕击事件发生率，增加其数量能提升线路耐雷水平，减少跳闸的可能。（4）安装可以控制的放电避雷针装置，安上自动重合装置减少雷电绕击的主要方式之一即加大线路保护角，随着科学的进步与发展，也可通过装置设备来提升雷电防护能力；一些闪络性跳闸事故可通过自动重合装置来处理，以及时保证正常供电。（5）提升110kV输电线路绝缘水平，施工验收时重视绝缘子部件配置。除上述措施，还应注意线路验收工作，行好后期维护工作。
5 结语
综上所述，电力系统发生故障的主要原因是输电线路故障，当前我国电力事业正在稳步发展，其中输电线路特别是110kV输电线路覆盖面呈现出显著发展势态，雷电是常见的自然现象之一，它是影响输电线路故障的主要因素，随着110kV输电线路面的拓宽，雷击导致线路安全运行事故发生的概率也跟着提升，影响着社会、经济双效益的增长，因此作为电力行业工作人员应积极寻找降低雷击跳闸事件发生率的有效措施，良好合理设计接地电阻，研究并应用可靠安全的防雷技术，以保证人们正常生产生活不受或少受影响。
参考文献
[1] 仇煒.贵州110kV石平输电线路综合防雷研究[D].长沙理工大学，2010.
[2] 朱嘉欣.论110kV输电线路防雷与接地电阻的设计[J].建材与装饰，2016（27）：237-238.
[3] 谭湘海.输电线路的防雷设计[D].湖南大学，2004.