朱 炜

（广东集明电力工程有限公司，广东 东莞 523000）

0 引 言

由于我国110kV线路建设规模的不断扩大，延长了架空线路长度，导致网络结构趋于复杂。同时，多数线路都架设在土壤电阻率高、多雷电区域，显著提升了线路雷击跳闸发生率。结合工程实际采取针对性地防雷措施，以提升架空线路的防雷能力，确保110kV配电线路安全稳定运行，全面促进我国电力行业的发展。

1 架空线路雷击过电压原理分析

110kV架空线路常见雷击过电压主要包括感应雷过电压和直击雷过电压。其中，感应雷过电压主要是雷电集中架空线路周边时，电磁感应作用在导线上产生的过电压；直击雷过电压主要是雷电击中线路杆塔和导线时，导致的架空线路过电压。根据实证研究可知，感应雷过电压只会威胁小于35kV以下的架空线路，直击雷过电压会严重危害架空线路的安全稳定运行。根据雷击架空线路部位的不同，可将直击雷过电压分为两种情况。第一，雷电击中线路避雷线或者杆塔时，雷电流利用雷击点使该点对地电位上升，导致导线与雷击点之间存在电位差。当该电位差大于线路绝缘水平时，就会产生冲击放电电压，导致导线出现闪络问题。雷电流作用下，避雷线或者杆塔电位有效值显著大于导线，会产生反击冲击破坏。第二，雷击架空线路时，雷击绕组会直接作用于导线，使其产生过电压情况。反击和绕击的雷击部位和原理差别较大。线路规划运维期间，需结合工程实际选择不同的技术措施，以加强线路防雷效果。

2 分析架空路线雷击问题的原因

通常电网线路都是架设在露天区域，如果遭遇雷电等极端恶劣天气，将会出现电网线路雷击故障，影响线路的安全运行。导致线路出现雷击故障的原因具体如下[1]。

2.1 安全技术不到位

多数架空路线配电设备未按照规定安装对应防雷装置。部分配电线路在设计规划时未按照地区实际特点采用针对性的防雷措施，少数配电线路仍使用阀式避雷器。

2.2 杆塔和架空地线安全隐患

部分主网线路水泥杆主要是利用内部钢芯接地，当雷电流通过杆内钢芯时会导致水泥杆爆裂，特别是表面风化严重的电线杆。部分线路的保护角设计不合理，极大地影响绕击。例如，某多雷电区域，设置保护角时，不满足110kV输电线路双避雷线保护角小于20°要求。

2.3 绝缘子安全隐患

对于多雷电地区，还存在合成绝缘子安全隐患。多数地区在选择绝缘子型号时比较注重绝缘子的维护指标和检测指标，导致主网线路在多雷区域使用大量合成绝缘子。该类绝缘子两端均压环短接空气间隙，绝缘子耐雷水平明显低于同等高度的瓷绝缘子。按照规定可知，合成绝缘子不适用于雷击多发区域。

2.4 绝缘导线安全隐患

部分配电网使用的绝缘导线存在安全隐患。我国110kV配电线路基本都采用架空绝缘导线。由于架空绝缘导线与传统线路的防雷措施无差异，导致雷电伤害后多条馈线出现断路器跳闸问题，进而引发雷击绝缘线断线安全事故。为使裸导线线路避雷器安装便利，将避雷器直接安装在易发生雷击伤害的部位，但也降低了传统线路的防雷能力。使用绝缘导线后，避雷器只能安装在断路器两侧隔离开关和配电变压器等部位，其他部位无法安装避雷器，降低了线路的防雷能力。此外，由于绝缘导线无裸露部位，安装时必须剥离绝缘层，降低了线路的防雷能力。

2.5 架设环境影响

线路运行期间面临雷电天气，极易产生雷击故障。由于雷电天气的发生场所不固定，因此无法采取有效措施进行预防。特别是地形地质复杂地区，雷电天气的雷击发生率较高。线路运行期间一旦发生雷电天气，都会对电网线路产生不同程度的影响，进而导致无法正常供电。

3 防雷指标和常用保护装置

3.1 防雷指标

输电线路防雷性能衡量指标包括雷击跳闸率和耐雷水平。其中，耐雷水平是线路雷击伤害时所能承受的的雷电幅值。为确保电网安全运行，土壤电阻率较低地区的地线耐雷水平在125kV左右，大跨越档的地线耐雷水平也在125kV左右。雷击跳闸率是线路雷击所致跳闸次数。

3.2 常用的防雷保护装置

由于雷电放电期间产生的雷电幅值较高，若缺乏有效保护措施，将极大影响电力设备的绝缘性能。当前较常用的线路防雷保护装置包括避雷器和接地装置。避雷器保护装置主要安装在变电站和发电厂电气设备周边，保护电力设备和输电线路，雷电入侵时能够先行放电，限制传输至电力设备上的过电压幅值。接地保护装置主要是指埋设在地下的导体，可有效减少避雷器与大地之间的电阻值，进而减少雷击伤害时的过电压幅值。

4 110kV架空线路综合防雷技术

4.1 提升架空线路绝缘水平

按照相关规定，地区海拔低于1km，架空线路悬垂绝缘子串中的绝缘子数量为8片。若全线高度大于38 m且属于大跨越档距的线路，则需按照高度增加绝缘子。为降低架空线路雷击伤害，需在路线易受雷电侵害的部位配置绝缘子。对于多次遭受雷击伤害的杆塔，则需适当增加绝缘子数量，以显著提升架空线路绝缘能力。此外，按照工程实际情况适当增加耐张杆塔绝缘子数量。若线路布设在山顶，则应增加2片绝缘子，以提高杆塔耐雷水平，提升线路运行安全性。

4.2 设置引雷塔

在线路集中部位和雷击事故率较高的部位设置引雷塔，并将其作为综合防雷措施的核心构件。引雷塔应用原理为引雷消雷击，可通过塔顶放电避雷针将强雷电所产生的电流向下释放，并使用消雷装置将雷电流释放到地面，可确保110kV电流输电线路的安全。

4.3 优化改善接地装置

维护架空线路期间，应注重优化改善接地装置，以显著降低雷击跳闸率，尤其是环境恶劣地区。优化改善接地装置的措施主要包括两种。第一，降低接地电阻。利用水平外延接地装置减少杆塔接地电阻，全面提高架空线路防雷水平。对于高土壤电阻率地区，则应垂直布设接地极，以改善表面干燥土壤接地不良问题。对于水泥杆塔线路，需在距离杆塔4 m处布设垂直接地极。第二，增加耦合系数。按照雷击闪络反击原理，可通过接地电阻和增加耦合系数等方式提高线路耐雷水平。为增加耦合系数，可使用增加耦合地线和布设架空地线等方式。然而在雷击伤害期间存在稳态电磁感应和暂态行波过程，所以需使用杆塔接地射线方式改善接地装置分布情况，以增加耦合系数。

4.4 减小线路保护角

为降低架空路线绕击跳闸率，可采用减少保护角的方式。对于运行线路，减小保护角处理措施的可行性较差，尤其是位于山区的线路杆塔，在处理期间会受到塔头结构设计等影响，无法全面降低保护角。此外，采用减少保护角处理措施还会增大经济投资。因此，工程施工期间需合理选择线路保护角，以确保线路运行的安全性和经济性。

4.5 架设避雷线和避雷器

输电线路中架设避雷线可起到防雷保护作用。避雷线可避免雷直击导线，且具有一定分流作用，有效降低杆塔雷电流和塔顶电位。对导线进行耦合处理后能降低线路绝缘子电压，还可降低导线感应过电压。通常线路电压越高，使用避雷线的效果越显著，且避雷线在线路工程造价中具有较高经济性。根据架空线路布设条件可知，110kV电压等级输电线路需全线架设避雷线。此外，在110kV电压等级输电线路中安装氧化锌避雷器能显著提升耐雷水平，减少线路反击和绕击事故跳闸率。

5 结 论

对于110kV线路，工程规划设计初期需明确避雷问题。根据工程实际情况合理选择满足施工要求的接地网。设计避雷防护方案时，需全面考虑线路遭受雷击伤害后的活动情况，注重杆塔土壤电阻率和避雷设计功能问题。设计避雷装置时，应深入调查和分析雷电活动区域的地形特点，并联合高压送电线路的运行实况，以有效减少雷电对线路造成的影响，全面提升线路耐雷水平，确保线路安全稳定运行。