论文部分内容阅读
【摘要】本文首先对110kV送电线路中引入必要的防雷技术的必要性做了简要说明，然后分别就高压送电线路的雷击原因、形成过程以及存在的防雷隐患进行了分析，在此基础上提出一些常用的和新的高压送电线路防雷技术。
【关键词】110kV 高压送电线路 防雷技术
1 引言
雷击导致的跳闸几乎占据了高压送电线路中全部跳闸事故的1/3甚至更多。因此，寻求更为有效的高压送电线路防雷保护技术，一直是我国电力工作者重点研究的课题之一。如果雷电击中了高压送电线路，雷击产生的强烈电流一定会经过送电线路导入到大地下面。如果雷电未击中高压送电线路，那么出现雷击情况时，送电线路上感应的异号电荷便呈自由的状态，从而流向送电线路两边，这些电流可以通过线路入侵变电站或者对电气设备造成损害，电气设备就会出现过电压的情况。一旦实际电压超出了设备的额定的耐受电压，电气设备就无法正常工作。所以，我们必须努力做好高压送电线路的防雷工作，这不仅可以有效地避免而且可以大幅度减少因为雷电击中高压送电线路导致的跳闸故障，进而更好地保护变电站中电气设备的正常安全运行，这对于整个电力系统提供稳定、安全的供电非常重要。
2 我国送电线路防雷技术
2.1 常规防雷技术
主要使用的常规防雷技术有架设架空地线、架设耦合地线、提高线路绝缘水平、降低接地电阻、利用中性点非有效的接地方式、安装自动重合闸、装置线路避雷器、使用不平衡绝缘等方法。
2.2 线路避雷器防雷技术
它的缺点是保护间隙的灭弧能力较差，有时不能自行熄灭，虽然保护间隙限制了过电压、保护了设备，但将造成线路跳闸故障。由于近些年针对110kV 电压等级的合成绝缘外套线路金属氧化物避雷装置的成功开发，它在很大程度上提高了输电线路的耐雷水平，又进一步促进了防雷工作的有效开展。
2.3 消雷器和提前发射接闪器
消雷器主要是指半导体消雷器、导体消雷器。它们的主要目的是中和雷云电荷，把雷电荷消灭掉或限制放电电流以及扩大保护范围。
3 高压送电线路的雷击原因和形成过程
3.1高压送电线路的雷击原因
雷电中含有的电流在击中线路后，会形成较强的雷电冲击波，不仅会中断线路的运行，还会引起导线烧毁和设备短路等现象。由于110kV具有布设范围广、金属材料含量高等特点，使得其雷击灾害较中低压线路的发生几率更大，危害也更严重。虽然目前大部分高压线路已经按照了避雷线和避雷器等防雷装置，但是由于其运行过程中会产生暂态过电压，达不到较为理想的防雷效果。
3.2 高压送电线路的雷击形成过程
（1）高压线路受到雷电的冲击，产生较高的过电压；
（2）高压线路出现闪络现象；
（3）高压线路出现较为稳定的工频电压；
（4）高压线路产生跳闸故障，无法正常供电。
4 高压送电线路普遍存在的防雷隐患
4.1 绝缘子使用过程中的隐患
在实际的使用过程中，陶瓷绝缘子在送电线路工作时能够产生零值绝缘子，而零值绝缘子因为有很大的几率成为过电压的薄弱环节，这时就会出现闪络击穿现象；其次是钢化玻璃绝缘子，它往往会在承受雷击之后而产生裸串的情况；还有就是合成绝缘子即由有机硅橡胶材料复合制成高电压绝缘子，它在工作过程中易出现由机械作用所导致的掉串。
4.2 杆塔缺陷和铁塔优越性
杆塔就是指用来支撑高压架空送电线路的输电线的物体，一般施工过程中所使用的杆塔是由钢材或者钢筋混凝土材料所组成的。在高压架空送电线路中，钢筋砼杆是通过内部钢筋与横担、接地装置接地。但由于钢筋砼杆运行较长时间，导致水泥杆的裂纹与风化现象明显，一旦遭到雷电垂直打击，通过杆内钢筋的闪电就会出现高温现象导致水泥杆爆裂，此外，还会由于雷电击中拉线使得拉线过热，然后使其机械强度出现转变，导致倒杆现象的发生。从长远的运行条件来说，线路使用铁塔的优越性是砼杆无法比的，施工便利，便于运输，但现在线路施工的外部影响因素太多，征地、青赔难度都很大，一次性使用铁塔，线路的初次投资较大，但从长远看还是很划算的。
4.3 避雷线防雷存在隐患
如果输电线被雷所击，那么很容易产生极大的过电压，在此时就能凸显出避雷线的作用。双避雷线的作用就在于将导线遮住，使得雷电击中避雷线的机率大大增加，之后再经过杆塔将电流导入地下。这种方式的防雷击主要部分是保护角，避雷线和它所保护导线之间的连接线，与避雷线铅垂所形成的角度。避雷线在高压架空送电线路中是不可缺少的防雷击设施之一，但它对雷电的防护并不是完全可靠的，雷电击中导线现象也时有发生。
4.4 接地装置存在的隐患
这里所说的高压架空送电线路中的接地装置一般指的是连接接地电极和地下接地网的设备。这种接地装置往往会存在两种问题，首先是因为地网的电化学腐蚀侵袭，这一情况通常和塔杆地网周围的土壤状况有着密不可分的联系；其次就是因为接地装置在施工时候忽视了对质量的控制，接地线的预埋深度和长度等没有按照相关规定去施工，这就使得接地装置的电阻有所改变，为雷击事故的发生埋下了隐患。
5 110kV高压送电线路中的防雷技术
5.1 提升线路绝缘能力
可以采取在杆塔上方增加绝缘子串片数的方法，将导线和地线的距离拉大，达到提升绝缘能力的目的。这种方法通常在中性不接地、通过消弧线圈接地的绝缘系统之中。这一办法可以有效的减少雷击事故，提升送电线路的抗雷性能，因此合成绝缘子在如今的线路施工中得到了广泛的应用。
5.2 使用不平衡绝缘手段
在目前所建的高压架空或超高压架空送电线路中，使用双回路线路的情况越来越多，对于这类同杆送电线路来说，普通的防雷技术措施早已满足不了其防雷需求，这种情况下完没能够利用不平衡绝缘手段，这种手段可以大大降低双回路线路在受到雷击之后所引发的跳闸现象大大，从而达到送电线路的持续安全供电。这一方法的原理就是让双回路线路中的绝缘子串片数数目不一，那么在出现雷击情况之后，串片数较少的回路就会先闪络，闪络过后就可以将导线看成是地线，进一步增强了另一回路导线的耦合作用，使得另一回路的抗雷机率增加，确保从头至尾都有一个回路在运行供电。在近年的电力线路建设和改造中，合成绝缘子的用量越来越多，范围也越来越广，10kV到500kV各电压等级的线路新建，特别是运行中的输电线路防污调爬，通常选用合成绝缘子。 5.3 装设耦合地埋线防雷
耦合地埋线在高压架空送电线路的防雷工作中具有两方面的意义，首先就是将接地电阻最大程度的降低，这在《电力工程高压送电线路设计手册》一书中有所体现，沿着送电线路在地下提前埋好2根左右的接地线这些就是连续伸长接地线，另外它还可以同接下来的基塔接地装置相连接，从而有效地降低土壤之中含电阻率略高地带的接地电阻；其次是它能够尽最大可能地达到架空地线的功能，能够在做到分流的同时起到耦合作用。根据调查显示，装设耦合地埋线之后，可以将雷击跳闸事故的发生率减少40%左右。
5.4 预放电棒和负角保护针
导线距离地线的长度由于通过了预放电棒而减少，能够使耦合系数增加，降低杆塔分流，提高电压分布；而预放负角保护针，就是装置在送电线路导线外侧的另一种类型的避雷针，它的主要作用是降低临界击距。通常，是同时安装电棒以及负角保护针，采用这一方法并没有达到其他方法的效果，但是它的优点在于装配维护过程简易，成本较低，因此得到了广泛的应用。
5.5 接地降阻剂的使用
按照有关资料测试结果显示，在对线路使用接地降阻剂之后，随着时间的不断增加阻剂的电阻将会慢慢地降低，此外，因为有些接地降阻剂自身是呈现略偏碱性，这就使得它对接地体产生钝化的保护。但在使用比较长的时间后，接地降阻剂的腐蚀作用非常明显了，因此使用接地降阻剂之前需要考虑其长期的作用。
5.6 对防雷新技术的研究
5.6.1 低杆塔接地电阻
减小杆塔的接地电阻能够非常有效地使雷击杆塔时的电位升高幅度变小，通过这种防雷技术，再结合避雷线的使用，能够达到比较好的防雷效果。如果当地电网的接地阻值非常大时，通常需要增大地网型号或者增加地网辐射线。
5.6.2 高压线路装设耦合地线的研究
要想保障高压送电线路更好的防雷性能，降低线路的跳闸率，可以在输电下路下面挂上耦合线，尤其是在杆塔的接地电阻略大的时候，或者送电线路地质条件差的地方，将杆塔接地电阻降低是比较困难的，因此加挂耦合地线便能够在雷击雷电击中杆塔的时候达到分流作用和耦合作用，从而保证杆塔绝缘子串上承受的电压大幅度降低，使高压送电线路具备更高的耐雷能力。
6 结束语
雷击作为一种大自然现象，虽然可以粗略预测，但是到目前为止还无法被人类精准控制，所以理论上不存在能够绝对防雷的技术或者设备，要科学有效的处理高压送电线路的防雷问题，只能够从当地的实际情况出发，采用更有针对性的防雷技术，并经过认真调查之后对防雷措施进行科学的设计，最终才能够有效的减少雷击对高压送电线路的影响。
【参考文献】
[1] 兰海，关于高压架空送电线路防雷措施的探讨[J]，中国新技术新产品，2011
[2] 周中秋，送电线路防雷技术应用与分析[J]，农村电气化，2010
[3] 易永红、余东，关于高压送电线路综合防雷技术的研究，科技传播，2012
【关键词】110kV 高压送电线路 防雷技术
1 引言
雷击导致的跳闸几乎占据了高压送电线路中全部跳闸事故的1/3甚至更多。因此，寻求更为有效的高压送电线路防雷保护技术，一直是我国电力工作者重点研究的课题之一。如果雷电击中了高压送电线路，雷击产生的强烈电流一定会经过送电线路导入到大地下面。如果雷电未击中高压送电线路，那么出现雷击情况时，送电线路上感应的异号电荷便呈自由的状态，从而流向送电线路两边，这些电流可以通过线路入侵变电站或者对电气设备造成损害，电气设备就会出现过电压的情况。一旦实际电压超出了设备的额定的耐受电压，电气设备就无法正常工作。所以，我们必须努力做好高压送电线路的防雷工作，这不仅可以有效地避免而且可以大幅度减少因为雷电击中高压送电线路导致的跳闸故障，进而更好地保护变电站中电气设备的正常安全运行，这对于整个电力系统提供稳定、安全的供电非常重要。
2 我国送电线路防雷技术
2.1 常规防雷技术
主要使用的常规防雷技术有架设架空地线、架设耦合地线、提高线路绝缘水平、降低接地电阻、利用中性点非有效的接地方式、安装自动重合闸、装置线路避雷器、使用不平衡绝缘等方法。
2.2 线路避雷器防雷技术
它的缺点是保护间隙的灭弧能力较差，有时不能自行熄灭，虽然保护间隙限制了过电压、保护了设备，但将造成线路跳闸故障。由于近些年针对110kV 电压等级的合成绝缘外套线路金属氧化物避雷装置的成功开发，它在很大程度上提高了输电线路的耐雷水平，又进一步促进了防雷工作的有效开展。
2.3 消雷器和提前发射接闪器
消雷器主要是指半导体消雷器、导体消雷器。它们的主要目的是中和雷云电荷，把雷电荷消灭掉或限制放电电流以及扩大保护范围。
3 高压送电线路的雷击原因和形成过程
3.1高压送电线路的雷击原因
雷电中含有的电流在击中线路后，会形成较强的雷电冲击波，不仅会中断线路的运行，还会引起导线烧毁和设备短路等现象。由于110kV具有布设范围广、金属材料含量高等特点，使得其雷击灾害较中低压线路的发生几率更大，危害也更严重。虽然目前大部分高压线路已经按照了避雷线和避雷器等防雷装置，但是由于其运行过程中会产生暂态过电压，达不到较为理想的防雷效果。
3.2 高压送电线路的雷击形成过程
（1）高压线路受到雷电的冲击，产生较高的过电压；
（2）高压线路出现闪络现象；
（3）高压线路出现较为稳定的工频电压；
（4）高压线路产生跳闸故障，无法正常供电。
4 高压送电线路普遍存在的防雷隐患
4.1 绝缘子使用过程中的隐患
在实际的使用过程中，陶瓷绝缘子在送电线路工作时能够产生零值绝缘子，而零值绝缘子因为有很大的几率成为过电压的薄弱环节，这时就会出现闪络击穿现象；其次是钢化玻璃绝缘子，它往往会在承受雷击之后而产生裸串的情况；还有就是合成绝缘子即由有机硅橡胶材料复合制成高电压绝缘子，它在工作过程中易出现由机械作用所导致的掉串。
4.2 杆塔缺陷和铁塔优越性
杆塔就是指用来支撑高压架空送电线路的输电线的物体，一般施工过程中所使用的杆塔是由钢材或者钢筋混凝土材料所组成的。在高压架空送电线路中，钢筋砼杆是通过内部钢筋与横担、接地装置接地。但由于钢筋砼杆运行较长时间，导致水泥杆的裂纹与风化现象明显，一旦遭到雷电垂直打击，通过杆内钢筋的闪电就会出现高温现象导致水泥杆爆裂，此外，还会由于雷电击中拉线使得拉线过热，然后使其机械强度出现转变，导致倒杆现象的发生。从长远的运行条件来说，线路使用铁塔的优越性是砼杆无法比的，施工便利，便于运输，但现在线路施工的外部影响因素太多，征地、青赔难度都很大，一次性使用铁塔，线路的初次投资较大，但从长远看还是很划算的。
4.3 避雷线防雷存在隐患
如果输电线被雷所击，那么很容易产生极大的过电压，在此时就能凸显出避雷线的作用。双避雷线的作用就在于将导线遮住，使得雷电击中避雷线的机率大大增加，之后再经过杆塔将电流导入地下。这种方式的防雷击主要部分是保护角，避雷线和它所保护导线之间的连接线，与避雷线铅垂所形成的角度。避雷线在高压架空送电线路中是不可缺少的防雷击设施之一，但它对雷电的防护并不是完全可靠的，雷电击中导线现象也时有发生。
4.4 接地装置存在的隐患
这里所说的高压架空送电线路中的接地装置一般指的是连接接地电极和地下接地网的设备。这种接地装置往往会存在两种问题，首先是因为地网的电化学腐蚀侵袭，这一情况通常和塔杆地网周围的土壤状况有着密不可分的联系；其次就是因为接地装置在施工时候忽视了对质量的控制，接地线的预埋深度和长度等没有按照相关规定去施工，这就使得接地装置的电阻有所改变，为雷击事故的发生埋下了隐患。
5 110kV高压送电线路中的防雷技术
5.1 提升线路绝缘能力
可以采取在杆塔上方增加绝缘子串片数的方法，将导线和地线的距离拉大，达到提升绝缘能力的目的。这种方法通常在中性不接地、通过消弧线圈接地的绝缘系统之中。这一办法可以有效的减少雷击事故，提升送电线路的抗雷性能，因此合成绝缘子在如今的线路施工中得到了广泛的应用。
5.2 使用不平衡绝缘手段
在目前所建的高压架空或超高压架空送电线路中，使用双回路线路的情况越来越多，对于这类同杆送电线路来说，普通的防雷技术措施早已满足不了其防雷需求，这种情况下完没能够利用不平衡绝缘手段，这种手段可以大大降低双回路线路在受到雷击之后所引发的跳闸现象大大，从而达到送电线路的持续安全供电。这一方法的原理就是让双回路线路中的绝缘子串片数数目不一，那么在出现雷击情况之后，串片数较少的回路就会先闪络，闪络过后就可以将导线看成是地线，进一步增强了另一回路导线的耦合作用，使得另一回路的抗雷机率增加，确保从头至尾都有一个回路在运行供电。在近年的电力线路建设和改造中，合成绝缘子的用量越来越多，范围也越来越广，10kV到500kV各电压等级的线路新建，特别是运行中的输电线路防污调爬，通常选用合成绝缘子。 5.3 装设耦合地埋线防雷
耦合地埋线在高压架空送电线路的防雷工作中具有两方面的意义，首先就是将接地电阻最大程度的降低，这在《电力工程高压送电线路设计手册》一书中有所体现，沿着送电线路在地下提前埋好2根左右的接地线这些就是连续伸长接地线，另外它还可以同接下来的基塔接地装置相连接，从而有效地降低土壤之中含电阻率略高地带的接地电阻；其次是它能够尽最大可能地达到架空地线的功能，能够在做到分流的同时起到耦合作用。根据调查显示，装设耦合地埋线之后，可以将雷击跳闸事故的发生率减少40%左右。
5.4 预放电棒和负角保护针
导线距离地线的长度由于通过了预放电棒而减少，能够使耦合系数增加，降低杆塔分流，提高电压分布；而预放负角保护针，就是装置在送电线路导线外侧的另一种类型的避雷针，它的主要作用是降低临界击距。通常，是同时安装电棒以及负角保护针，采用这一方法并没有达到其他方法的效果，但是它的优点在于装配维护过程简易，成本较低，因此得到了广泛的应用。
5.5 接地降阻剂的使用
按照有关资料测试结果显示，在对线路使用接地降阻剂之后，随着时间的不断增加阻剂的电阻将会慢慢地降低，此外，因为有些接地降阻剂自身是呈现略偏碱性，这就使得它对接地体产生钝化的保护。但在使用比较长的时间后，接地降阻剂的腐蚀作用非常明显了，因此使用接地降阻剂之前需要考虑其长期的作用。
5.6 对防雷新技术的研究
5.6.1 低杆塔接地电阻
减小杆塔的接地电阻能够非常有效地使雷击杆塔时的电位升高幅度变小，通过这种防雷技术，再结合避雷线的使用，能够达到比较好的防雷效果。如果当地电网的接地阻值非常大时，通常需要增大地网型号或者增加地网辐射线。
5.6.2 高压线路装设耦合地线的研究
要想保障高压送电线路更好的防雷性能，降低线路的跳闸率，可以在输电下路下面挂上耦合线，尤其是在杆塔的接地电阻略大的时候，或者送电线路地质条件差的地方，将杆塔接地电阻降低是比较困难的，因此加挂耦合地线便能够在雷击雷电击中杆塔的时候达到分流作用和耦合作用，从而保证杆塔绝缘子串上承受的电压大幅度降低，使高压送电线路具备更高的耐雷能力。
6 结束语
雷击作为一种大自然现象，虽然可以粗略预测，但是到目前为止还无法被人类精准控制，所以理论上不存在能够绝对防雷的技术或者设备，要科学有效的处理高压送电线路的防雷问题，只能够从当地的实际情况出发，采用更有针对性的防雷技术，并经过认真调查之后对防雷措施进行科学的设计，最终才能够有效的减少雷击对高压送电线路的影响。
【参考文献】
[1] 兰海，关于高压架空送电线路防雷措施的探讨[J]，中国新技术新产品，2011
[2] 周中秋，送电线路防雷技术应用与分析[J]，农村电气化，2010
[3] 易永红、余东，关于高压送电线路综合防雷技术的研究，科技传播，2012