浅谈35kV架空输电线路防雷措施及在实际工程中的应用

浅谈35kV架空输电线路防雷措施及在实际工程中的应用

【摘要】输电线路是传送电能的电力系统中的重要组成部分，本文结合架空输电线路的防雷措施与当地的环境因素，重点分析对新上海庙矿区镇属变电站至某井田煤矿的35kV架空输电线路的防雷设计，工程施工过程中遇到的相关问题及解决办法。

【关键词】35kV输电线路；防雷措施；实际应用

现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，其应用程度已经成为一个国家发展水平的主要标志之一，随着科学技术和国民经济的发展，对电能的需要量日益剧增，同时对电能质量的要求也越来越高。电力系统中电厂大部分建在动力资源所在地，而大电力负荷中心则多集中在工业区和大城市，因而发电厂和负荷中心往往相距很远，就出现了电能输送的问题，需要用输电线路进行电能的输送。

根据调研，在国内高压输电线路跳闸事故中，因雷击引起的线路跳闸事故约占总跳闸事故的40%～60%，特别是在地形复杂、土壤电阻率高的多雷地带，跳闸率更高，严重威胁着电网运行的安全。随着电网建设的不断加强，输电电路越来越多，电能质量要求也越来越高。因此，如何切实有效地制定及改善架空输电线路的防雷措施，从而降低线路雷击跳闸率，一直是设计施工和运行维护工作中的重点。

1 防雷的原则

线路防雷保护首先在于抓好基础工作，目前国内外在雷电防护手段上并没有出现根本的变化，很大程度上要依赖传统的技术措施，我们应该结合当地的地貌、地形、气象环境以及土壤状况，找出可能存在薄弱环节或缺陷，因地制宜地采取措施。

2 新上海庙矿区某井田35kV输电线路工程

新上海庙矿区某某井田位于鄂尔多斯高原西侧，毛乌素沙漠西南边缘，地形呈低缓丘陵地貌，地势开阔，起伏不大，地表多为沙土；气候具有冬寒长、夏热短，干旱少雨、蒸发强烈的特点；全年冻土时间为11月至次年3月，冻土最大深度为90cm；据当地气象台（站）记录年平均为40个雷暴日。现因井田生产建设的需要，需建立一条镇属变电站至煤矿工业广场的35kV架空输电线路。

3 雷击跳闸原因分析

架空输电线路雷击跳闸类型主要有绕击跳闸、反击跳闸、感应跳闸。经过统计分析该地区的输电线路跳闸情况，引起线路跳闸雷击形式主要为反击跳闸和感应雷跳闸。

3.1 反击类跳闸，其故障点的特点为故障点的接地电阻不合格，故障点为一基多相或多基多相，跳闸时故障点附近的雷电流幅值较大，故障相一般为水平排列的中相或垂直排列的中、下相。此类跳闸在35～220kV线路当中均有出现；

3.2 感应雷跳闸，其故障点的特点为线路未架设架空避雷线，故障点的接地电阻合格，故障点为一基多相或单相，跳闸时故障点附近的雷电流幅值较大，故障相一般为水平排列的边相或垂直排列的上相，且多发生在35kV及以下电压等级的输电线路上。

4 我国主要防雷措施及本工程防雷措施的选择

目前，我国输电线路防雷设计主要有以下几个方面：合理选择线路路径；架设避雷线；降低杆塔接地电阻；在部分地段装设避雷器；提高线路整体绝缘水平。

这几种方法在输电线路防雷设计中运用得非常多，在线路路径受地形和投资限制，选择范围不大的情况下，架设避雷线，降低杆塔接地电阻、装设避雷器、提高线路绝缘水平成为防雷设计的主要方法。

目前，我国电力行业的常规做法是：110kV及以上的架空输电线路，沿全线架设避雷线；220kV及以上的架空输电线路，设置双避雷线。然而，对于35kV 的架空输电线路，由于经济等方面的原因，不宜采用沿全线架设避雷线的方法，一般只在变电站和发电厂的进出线段架设1～2km的避雷线。

结合雷击跳闸原因分析，以及本35kV输电线路工程的控制成本要求，不考虑为本线路沿全线架设避雷线，且不考虑每基铁塔装设避雷器。则降低杆塔接地电阻和提高线路绝缘水平成为本趟线路的主要防雷措施。

5 针对本输电线路工程防雷措施的设计

5.1 提高线路绝缘子水平绝缘子防污闪能力

提高线路绝缘子水平的主要措施就是提高绝缘子防污闪能力，本工程线路全线按Ⅳ级污秽区的要求进行绝缘配置，直线塔导线悬垂绝缘子串和耐张塔跳线绝缘子串的爬电比距不小于 3.1cm/kV；由于导线耐张绝缘子串不易积污和自洁能力强等特点，在国内以往线路设计中，导线耐张绝缘子串的爬电比距一般低于导线悬垂绝缘子串水平。根据近年来已建线路的运行经验表明，在北方地区少雨的季节，导线耐张绝缘子串自洁能力较弱，考虑到上述因素，故在此段内导线耐张绝缘子串的绝缘水平适当提高，爬电比距按3.2cm/kV进行设计。

5.2 降低杆塔接地电阻

对于30～60kV的杆线路，虽然一般加挂避雷线的意义不大，但却仍然要逐塔接地。因这时若一相因雷击闪络接地后，他就实际上起到了避雷线的作用，在一定程度上可以防止其他两相进一步闪络。本工程为35kV架空输电线路，所有

铁塔均逐基接地，埋设接地装置，考虑到冻土等因素，埋设深度1.2m。

高压输电线路的接地电阻与耐雷水平成反比，根据本工程沿径土壤电阻率高的情况，尽可能地降低杆塔的接地电阻，是提高本输电线路耐雷水平的基础，是最经济、有效的手段。目前，降低杆塔接地电阻的主要方法有采用接地电阻降阻剂，采用爆破接地技术，采用支外引式接地装置，采取伸长水平接地体。

本工程设计采用放射式接地方法，同时在接地体附近土壤喷接洒地电阻降阻剂。降阻剂主要分为和物理降阻剂两类，由于物理降阻剂无腐蚀性，稳定性高，本工程采用以炭素为主要成分的物理降阻剂。

6 本工程接地装置施工过程遇到的问题及解决方法

6.1 根据企业作业标准，要求本线路接地电阻不大于5Ω。在征求设计院同意，且充分考虑到成本控制，将线路设计中采用的接地材料圆钢全部替换为石墨接地模块。

6.2 在坡度较大的杆位，接地槽应尽量沿着等高线开挖，在此情况下可不受设计图式的严格约束，但接地体总长应予以保证。

6.3 接地装置施工后，施工人员第一次采用摇表对接地电阻进行实测。实测结果为4.8Ω，满足企业标准。此后在测量过程中多次测量结果基本维持在13Ω左右，经过施工及现场技术人员探讨，发现第一次测量时间是在雨后，接地电阻大大降低，初步判断正常天气情况下应为13Ω左右。施工人员其他杆塔接地体附近土壤加量喷洒接地电阻降阻剂，摇测结果仍持续在8.5Ω左右。后经不断的深入讨论，发现测量时接地装置上只是掩埋少量浮土。施工人员以一基为例进行回填，回填时按层夯实，使接地体与土壤紧密结合，并在接地体附近土壤加大降阻剂喷洒力度，使降阻剂与土壤充分混合，测得接地电阻值为 4.9Ω，附近杆塔按此方法操作后，测量结果基本为5Ω左右。

6.4 经建设方要求，采取适当延长水平接地体，对设计中的放射式方法该为采用框式加放射式，确保接地电阻测量值完全满足建设方企业标准接地电阻不大于5Ω的要求。

7 结语

通过本工程的施工，基本的了解了35kV架空输电线路防雷工作存在的问题以及如何运用好常规防雷技术措施。我们认为雷电活动是小概率事件，随机性强，要做好输电线路的防雷工作，就必须抓住其关键点。综上所述，为防止和减少雷害故障，设计中我们要全面考虑高压输电线路经过地区雷电活动强弱程度、地形地貌特点和土壤电阻率的高低等情况，还要结合原有高压输电线路运行经验以及实际施工过程中遇到的问题，通过比较选取合理的防雷措施，提高输电线路的耐雷水平，尽量减少雷害的发生，确保工业生产建设能够安全进行。