浅析110kV输电线路综合防雷技术与接地电阻的设计

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　　摘 要：本文主要研究110kV输电线路防雷装置的设计问题。采用“分析综合法”作为研究手段，以输电线路雷击的成因以及输电线路避雷器的工作原理作为切入点，详细阐述了输电线路防雷击工作的具体实施步骤。经过研究我们发现，想要提高输电线路的防雷击能力，需要从输电线路的布局以及防雷设备的安装两个方面同时进行，从整体上提高输电线路的防雷能力。
　　关键词：输电线路;防雷技术;接地电阻
　　中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章編号：1671-2064（2019）14-0133-02
　　0 引言
　　在我国的电力系统中，110kV输电线路是非常重要的。想要保证110kV输电线路的正常运行，就要保证其安全性以及稳定性，而影响线路稳定性的一个重要因素就是输电线路的防雷能力，通过对于以往发生的110kV输电线路遭遇雷击的案例进行分析，总结出了若干种可以提高输电线路防雷能力的方法，希望能对相关的工作人员提供帮助。
　　1 雷击事故成因
　　想要提高110kV输电线路的防雷性能，我们首先就要了解雷击事故的成因。通过对事故的调查与研究，总结出两个最为主要的原因。
　　1.1 雷电绕击
　　目前所铺设的110kV输电线路，大部分已经实现了全段防雷，虽然这种防雷技术大大降低了雷击事故的发生概率，但是在一些复杂地形区，这种雷点的防护措施可能会失效，这种情况在山区特别的明显，山区的地形复杂，自然环境变化快，110kV输电线路想要稳定地运行，就必须根据当地的实际情况来建设，根据地势的起伏以及河流、山涧的位置来架设输电线路，这样做的好处是显而易见的，既确保了杆塔的稳定性，同时也降低了输电线路对于自然环境的破坏。但是这样的铺设也带来了一个问题，由于地形的复杂性，在一些特殊的区域，比如说山顶或者是峡谷口，输电线路的防雷措施很容易失效，从而造成绕击事故。
　　1.2 雷电反击
　　简单来说，如果110kV输电线路的杆塔顶端部位的电压超过了限定额度之后（一般为绝缘能力的一半以上），绝缘子串会产生击穿性放电。造成这种现象的原因主要与本地的地形和土壤的电阻有关，在一些地形复杂的山区，由于施工技术以及地理环境的限制，对于输电线路的接地条件往往形成了限制，而接地情况的不理想造成了在雷电多发地区经常发生雷电击中输电线路杆塔的情况，从而形成雷电反击。
　　2 防雷的必要性
　　经过资料的统计我国发现，在影响110kV输电线路运行的因素中，雷击的危险程度是最大的。一旦雷电击中了输电线路的杆塔，那么很可能造成配电设备的损毁，进而发生跳闸事故。而一些关键性的设备一旦被损毁，其维修与更换工作是十分困难的，特别是在一些地形复杂的地区，维修人员进行高空作业十分不便，致使维修工作进展缓慢，众所周知，110kV输电线路在我国的电力资源运行体系中占有着十分重要的地位，不仅承担着输送电能的重要责任，同时也进行着各种电能的转化工作，如果110kV输电线路不能正常运行，则会影响到工厂的生产以及人民群众的日常生活。而就我国目前110kV输电线路铺设的情况来看，呈现出范围广、线路长的特点，在这种背景下，输电线路的防雷很容易出现疏漏，这就给整个线路的稳定工作带来了隐患。因此，必须要对110kV输电线路进行系统性的排查工作，对于雷电高发地区中的输电线路防雷要进行具有针对性的改造与优化，从而确保电力系统的稳定运行。
　　3 输电线路防雷的技术手段
　　想要保证110kV输电线路运行的稳定性，就要对防雷的关键环节，也就是杆塔的接地装置以及易击区的输电线路进行重点优化工作。经过改造的输电线路遭遇雷击的概率明显降低，比通常的线路要低35%左右，特别是在一些地理环境复杂的区域，通过改造，输电线路的防雷能力提高了将近50%。效果可以说是非常的明显。
　　3.1 并联间隙技术
　　3.1.1 工作原理
　　当发生雷电击中输电线路事故的时候，由于线路中含有大量的金属电极并联间隙，因此雷击的闪络效果会对并联间隙位置产生一定的冲击，其产生的电弧对线路中的绝缘子串昌盛灼烧的效果，让绝缘子串失去效果。针对这个情况，我们可以利用线路防雷的可调式方式对于并联的间隙进行保护，并且在保护的同时还支持人工调制，通过瓷绝缘子以及玻璃绝缘子，让二者形成并联，这种并联间隙装置可以很好地保护输电线路。在这种体系下，当雷击发生之后，其造成的电晕损耗是可以完全避免的，而且当球形间隙放电与雷击共同作用于输电线路时，电弧可以顺着羊角的位置向上快速移动。从而保护整个输电线路的安全。
　　3.1.2 具体操作
　　想要运用并联间隙技术，需要有两个先决条件，一方面是当雷击事故发生的时候，必须能够在第一时间确定闪络路径，同时建立防雷体系。另一方面就是并联间隙技术对于放电电压有着很高的要求，当雷击发生的时候，能够迅速引导输电线路工频中的电弧，确保这些电弧能够以最快的速度离开绝缘子串。一旦输电线路满足了这两点要求，那么采用并联间隙技术就能提高电极对于工频电弧灼烧的抵抗能力。使用这种技术有两个比较大的优点，其一是采用这种并联间隙技术时，保护间隙的构造比较简单，方便工作人员进行操作。其二就是没有用到太多其他的防雷组件，降低了后期维护工作的成本以及难度。从类型上来看，间隙的构造主要有三种不同的类型：球型、角型以及棒型。这三种类型各有特点，棒型间隙结构伏秒特性比较陡，与设配的绝缘性相互匹配的效果比较差。而球型的间隙在伏秒特性上就表现的比较平坦，而且保护性能也非常的好。在实际的运用中很少初选间隙端头被烧伤的情况。在特殊情况下，即便是发生了间隙端头烧伤的情况，结构的间隙距离也可以保持不变，这对于杆塔的动作准确性是一种非常好的保护。因为球型间隙结构的这种特点，在我国的输电线路防雷工作中应用得非常广泛。在实验中发现，当绝缘子串放电的时候，会出现一些闪络现象，它的开始是在电极间隙的某一个部分，但是并不在另一个电极终止。这就使得引弧间隙失去了它原本的功能。事实上，在输电线路中发生闪络现象是无法避免的，造成闪络现象的主要原因是保护间隙与绝缘子串之间的伏秒特性存在着不匹配的状态，因此在使用并联间隙技术时候，要确保电弧两端的弧根不在绝缘串上，以保证球型间隙结构能够发挥出应有的防雷效果。不过这里需要注意的是，采用并联间隙技术时，由于该技术自行灭弧的能力比较差，在实际运用的时候要多加留意。 　　3.2 避雷针防雷技术
　　在110kV输电线路的防雷措施中，利用避雷针极性防雷是非常常见的防雷方式，技术也非常的成熟。但是传统的避雷针防雷技术却始终有一个无法彻底解决的问题，那就是绕击防护问题，经过不断的研究与实验，终于发现在易击点加装测向的避雷针，可以对杆塔进行有效的保护，防止绕击现象的发生。
　　3.2.1 工作原理
　　在傳统的杆塔防绕击技术中，最主要的就是调整避雷线的防护角度。但是在实际线路运行过程中，单纯依靠调整避雷线保护角度是无法做到有效防绕击的。其原理在于，输电作业中的杆塔对档距中心容易产生电场畸变，在电场畸变的作用下很容易发生绕击现象。为了解决这个问题，可以为杆塔加装测向的避雷针。它的防雷原理主要有两点。一方面针状物体比较容易产生迎面的先导，根据这一原理，在杆塔上安装侧向避雷针可以有效加强侧向避雷针的引雷能力。另一方面，用水平方向上的针来降低低空空间中的弱雷绕击，避免出现线路反击现象。从而解决雷电绕击问题。而且侧向避雷针在杆塔上的安装工作也比较方便，特别是在地形复杂的区域也可以做到快速安装。
　　3.2.2 具体安装方法
　　首先，在杆塔的横担两侧，110kV输电线路的位置上，采用长度约为3m，直径15mm的钢筋，将钢筋固定在杆塔横担两侧，在固定的时候要注意固定部分的长度，一般要控制在1.2-1.7m之间。其次，在杆塔的周围设立2-4个固定点，具体的固定点的数量要根据杆塔的实际情况来确定，最终形成两根避雷针与三根导线组合的基本结构。这里以比较常见的直线型侧向避雷针当作例子，组成它的主要结构就是支撑杆、均压球以及引雷针尖。实际安装的时候，要在支撑杆与引雷针尖之间焊接均压球，让侧向的避雷针与地线部分形成通导关系。最后，在应用侧向避雷针的时候，对于避雷针的质量以及安装过程进行充分的调试工作，需要保证侧向避雷针的安装不会对110kV输电线路的正常运行产生实质性的影响，同时对于侧面短针要进行严格的振动测试，确保引雷短针拥有自平衡能力。
　　3.3 接地电阻的安装
　　杆塔的接地电阻的安装也是非常关键的一个步骤，在安装之前要到110kV输电线路的耐雷情况，要尽最大的可能来避免电击跳闸的发生，因此在安装杆塔的接地电阻的时候，要想到降低接地电阻的情况，也就是通常所说的降阻。进行降阻之后就可以很明显地减少雷击对于杆塔的冲击。目前比较常用的是一种被称为SZJ的接地技术，它的出现是建立在WJ型接地装置的基础之上，对于WJ型接地进行改良而形成了一种新的接地技术，它的主要优点在于大幅度提高了杆塔对雷击的抵抗效果，而且确保了110kV输电线路运行的稳定性。在安装SZJ接地装置的时候，一方面要考虑往接地坑中回填土的厚度，需要控制在350-400mm之间，并且对回填土进行夯实工作。另一方面运用螺栓对于半圆筒进行衔接，并且制作具有吸水能力的接地导体，将接地导体安放在接地坑的中心地区，用黏土来夯实四周。这样一来，首先，接地体周围回填的黏土的低电阻率可以降低接地体周围的接触电阻。其次，回填土与接地体的紧密结合可以扩大接地体的范围，达到降阻的效果。最后，因为接地体周围的黏土常年保持湿润，能够进一步提高土壤的导电性能，降低土壤的电阻率，防止雷击对于杆塔的破坏。
　　4 结语
　　总体来说，110kV输电线路的防雷工作是十分必要的，其关键点就在于对易击点的保护以及接地电阻的巧妙设计。要根据110kV输电线路遭遇雷击的具体原因，结合当地的实际情况来进行具有针对性的防雷设计，确保电力能够平稳供应。
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