110kV输电线路防雷与接地电阻的设计研究

110kV输电线路防雷与接地电阻的设计研究

林恒明

广东新海马电力设计有限公司

摘要：为确保110kV输电线路的安全性与稳定性，必须重视防雷设计和接地电阻的设计。本文结合当前的研究成果，提出110kV输电线路防雷与接地电阻的设计要点，防雷设计方面，应该强化避雷系统防护、合理架设线路；接地电阻设计方面，应该降低杆塔电阻值、合理规定电阻阻值。

关键词：110kV输电线路；防雷；接地电阻

为满足用电需求，架设110kV输电线路十分必要，且需要有效发挥出110kV输电线路的效能。110kV输电线路的运行过程中，较容易受到地形条件、环境因素的影响，尤其是易受到雷击而出现大面积停电的情况。对于110kV输电线路的潜在风险，预防及解决时的一个重要思路是做好防雷设计和接地电阻的设计，本文对此作如下的分析论述。

1.110kV输电线路防雷设计

1.1合理架设线路

当110kV输电线路存在设置不当的情况时，易出现遭受雷击的情况，可能造成严重后果。为最大限度降低雷击风险，前期要做好110kV输电线路的布局设计，确保线路位置与雷区有较远距离。当受到地形限制时而不能科学架设线路时，应该确保关键线路可以避开雷区，如此一类可以有效降低雷击事件风险。进行110kV输电线路的布局及架设时，应该对线路所处的区域进行综合分析，找出雷电的易击区。通常情况下，雷电的易击区有四大显著特点，一是四周环山，二是风向峡谷，三是湿度较高，四是地面较小区域[1]。所以，在110kV输电线路的架设时，要有效避开雷电的易击区，并减少雷电易击区的带电作业，以求最大限度减少雷击风险事件。

1.2强化避雷系统防护

在强化避雷系统防护时，可以重点从三个方面入手。第一，可采取双避雷线与负保护角这一措施。通过安装双避雷线，110kV输电线路在受到雷击时的破坏作用可以降低，但必须确保避雷线间的距离是科学合理的，并可以适当增加避雷线和导线之间的距离。从负保护角的角度而言，需要将导线沿着内侧加以转移，避免线路受到杆塔基础压力所形成的超负荷[2]。目前来看，在使用双避雷线与负保护角这一措施时，需要全线架设双避雷线，并且确保保护角不大于0°。第二，可采取安装侧向避雷针这一措施，图1是侧向避雷针示意图。如果110kV输电线路是架设在半山腰或山顶这些地势高的地方，则运行过程中易出现雷击，并且输电线路的电磁环境较为复杂。正是因为如此，可以考虑将侧向避雷针设置在线路之间，多是设置在杆塔横担两端，长度控制为3m，将中间固定长度控制在1.2m，横向设备长度控制为1.8m。第三，可以安装传感器与自动重合闸。安装传感器在110kV输电线路之中，能够有效感知雷击信息，并将感应信息转变为数字形式，有效存储在传感器之中，对输电线路实施有效的保护。通过安装自动重合闸，如果110kV输电线路受到雷击，可以及时有效的控制电路闸口，起到保护输电线路的作用。

图1 侧向避雷针示意图

1.3设置耦合地线

通过设置耦合地线，虽然不能有效降低雷击风险，但却可以降低110kV输电线路的反击跳闸率。另外，耦合地线能够实现电能分流，地线和导线之间的耦合作用可以大为提高。实际设置耦合地线时，要特别注意一点，即严格把握耦合地线设置的要点，确保电气之间有科学合理的距离，耦合地线和杆塔施工要确保安全性。

2.110kV输电线路接地电阻的设计

2.1 降低杆塔电阻值

在110kV输电线路运行过程中，杆塔可以发挥出重要作用，其中一点是杆塔的电阻值与耐雷击能力有直接联系。通过降低杆塔的电阻值，能够确保杆塔在雷电作用时有效疏导电流，最大程度降低雷击对110kV输电线路的不良影响。为达成降低杆塔电阻值的最佳效果，应该调整杆塔电极大小，拓展外延射线距离，还应该使用新型的接地装置，当前的接地装置能够有效降低杆塔内部电阻存量。以石墨防雷接地体为例，可以有效降低高电阻值土壤，并且可满足在酸性、碱性土壤和高低温气候条件的限制，且环保、节约材料、土地资源。除此之外，应该将石墨防雷接地和接地体两侧导线有效连接，对接地体回填土进行直接作用，一方面扩大接地体的面积，另一方面降低杆塔内部电阻存量，对抵抗雷击作用有十分大的裨益。

2.2 合理规定电阻阻值

在110kV输电线路接地电阻设计中，应该合理规定电阻阻值。以雷雨季节为例，应该将每基杆塔不接地线的工频接地电阻控制在科学范围内，通常是将土壤电阻率控制在30Ω之内[3]。如果经过设计无法将电阻阻值降低至30Ω以下，则应该利用放射形接地体，能够有效降阻。目前广泛使用的放射形接地体长度小于500m且总数控制在6-8根，发挥出的作用值得肯定。除此之外，如果110kV输电线路处于雷电频发的区域，自然易出现杆塔受损和线路受损的情况，应该考虑结合实际情况有效降低杆塔的电阻，比如应该综合考虑土壤电阻率。

2.3 接地装置形式的选择

110kV输电线路的接地电阻设计时，接地装置形式的选择至关重要，务必重视。以放射形接地体为例，布置时有较多的要求，为将土壤电阻率降低至30Ω以内，如土壤电阻率很高，接地电阻难以降到30Ω，可采用6～8根总长不超过500m的放射形接地体或连续伸长接地体，其接地电阻可不受限。另外，前期还要做好现场测量，确定出现场的雷击风险，科学处理雷击与接地电阻之间的关系。除此之外，在接地装置形式设计时，可以考虑使用填充低电阻材料、石墨接地模块。杆塔的阻值率应该科学控制，可通过降低杆塔阻值率达到降低电位的效果，并确保绝缘子串的承受电压在合适范围内。

3. 结语

应将防雷与接地电阻的设计视为重点，以求保障好110kV输电线路的运行安全。当前在110kV输电线路的防雷与接地电阻设计中积累一些成熟经验，后续要做好推广运用，同时要加大研究力度，探究110kV输电线路有效抵御雷击作用的可行之策，同时从多个方面进行接地电阻的有效控制，从而提高防雷与接地电阻的设计水平，始终有效确保110kV输电线路运行的安全性与稳定性。

参考文献

[1]王垒.110kV高压交流输电线路雷击危害及防雷技术[J].中国高新科技,2021(15):37-38.

[2]郭秀国.高山区域110 kV输变电工程雷击分析及对策[J].山西电力,2020(04):54-58.

[3]张爱国.浅谈35kV～220kV输电架空线路接地电阻的应用[J].石河子科技,2020(06):10-11.