10kv配電線路防雷

1、摘 要在我國10kV線路縱橫延伸，地處曠野，雷雨季易遭雷擊。由于10kV系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備絕緣水平和耐雷水平低，因此當(dāng)發(fā)生雷電災(zāi)害時(shí)，造成的損失往往比較大，嚴(yán)重影響到了人們的正常生活生產(chǎn)，有時(shí)甚至能威脅到人們的生命安全。因此配電線路的避雷防雷保護(hù)研究有著十分重要的意義。 本課題研究的對(duì)象是一段為煤礦風(fēng)機(jī)供電的10kV配電線路，一旦該段線路因?yàn)槔讚粼斐商l甚至更嚴(yán)重的情況，井下風(fēng)機(jī)就會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)煤礦的生產(chǎn)和礦工的生命安全造成極大的威脅。本文根據(jù)線路的具體情況，首先對(duì)線路的雷電災(zāi)害情況進(jìn)行分析，然后提出可以使用的方案，對(duì)這些方案進(jìn)行進(jìn)一步的分析，最終確定每種措施的具體實(shí)施方法，具體的措施為：通過線路避

2、雷器對(duì)特殊位置桿塔進(jìn)行保護(hù)；全線架設(shè)避雷線；降低桿塔的接地電阻；加強(qiáng)線路的絕緣。通過以上這這幾種措施的實(shí)施，可以提高線路的耐雷水平，使本段線路的供電更加安全可靠。關(guān)鍵詞：配電線路，雷電災(zāi)害，防雷，安全 Subject: The Research on Lightning Protection of 10kV Transmission Lines of Ningtiaota Coal mineSpecialty: Electrical Engineering and AutomationName: Guan Binbin (Signature) Instructor:Li Zhong (Sign

3、ature) ABSTRACT10kV transmission line is always set in countryside,there is not so much tall Buildings,so when lightning disaster is coming.10kV transmission line is easy to be strucked by lightning.Because of 10kV transmission lines insulation level is low,when Lightning occurs it always bring heav

4、y losses.It seriously affected the production, sometimes even pose a threat to the safety of peoples life. So lightning protection research is very important.The object of my research is a power supply line for a coal mines wind machine.Once the line tripped or even more serious situation happened b

5、ecause of lightning stroke,zhe wind machine underground would sotp working.It seriously affects the safety in production and the life safety of minersMy plan in this research is:First analyzes the basic conditions of the line,and then make a feasible plan.My plan contains the following programs:usin

6、g line arrester to protect the tower of special position; Installing lightning line across the line;reducing the tower grounding resistance;Strengthening the Insulation level of the line.I hope by using these programs to prove the line lightning protection level to make sure the ilnes power supply i

7、s more safe and reliable.Key words：transmission line，lightning disaster，lightning protection，safety目錄第一章 緒論1.1 課題的背景和研究意義課題的研究背景隨著全球氣候異常狀況日益加劇，雷電活動(dòng)也異常頻繁。雷電災(zāi)害作為主要影響因素之一(雷擊是造成輸電線路跳閘停電事故的主要原因,在電力系統(tǒng)非計(jì)劃停運(yùn)之外，雷電事故一般占30%以上,有的地區(qū)甚至達(dá)到80%以上),對(duì)電力安全傳送的影響及危害非常大。隨著生產(chǎn)水平的不斷提高，煤礦企業(yè)對(duì)供電可靠性的要求不斷增長，這不單是為了保證煤礦的生產(chǎn)不受影響，更與礦工們

8、的生命安全息息相關(guān)，檸條塔煤礦位于陜北榆林，該煤礦所在的地區(qū)為荒漠地帶，該段輸電線路沿途缺少高大的植被，雷電直接擊中線路的幾率很高，同時(shí)，由于是荒漠地帶，土壤以沙地為主，導(dǎo)電性能不好，這就使得桿塔的接地電阻過高，雷電一旦擊中線路，就更容易造成線路故障，因此研究該段線路的避雷防雷措施對(duì)于該煤礦有至關(guān)重要的意義。生產(chǎn)需求情況該企業(yè)名為檸條塔煤礦，位于陜西省榆林市神木縣，陜西地處西風(fēng)帶，長城沿線以北為溫帶干旱半干旱氣候，陜北其余地區(qū)和關(guān)中平原為暖溫帶半干旱或半濕潤氣候，雷電天氣主要集中在49月，78月為最盛期。其中榆林市的府谷，神木縣為陜西省雷暴日最多的縣，年平均雷暴日在35d以上。1檸條塔煤礦是陜

9、北榆林地區(qū)的國有重點(diǎn)煤礦，年產(chǎn)量大，本段線路的防雷避雷設(shè)施對(duì)于煤礦的正常運(yùn)作起著十分重要的作用，不單是對(duì)于生產(chǎn)正常運(yùn)作的保證，更是對(duì)礦工生命安全的保障。國內(nèi)外發(fā)展水平輸電路線的防雷任務(wù)是：采用技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的合理措施，使系統(tǒng)的雷電災(zāi)害降低到運(yùn)行部門能夠接受的程度，以確保系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，一般采用以下的措施，有時(shí)也稱為線路防雷的“四道防線”：（1）防止雷電直擊導(dǎo)線；（一般采用架設(shè)避雷線等方式）（2）防止雷擊塔頂或避雷線之后引起絕緣閃絡(luò)；（一般采用降低桿塔的接地電阻或者加強(qiáng)線路絕緣，以及安裝線路避雷器等方法）（3）防止絕緣閃絡(luò)后轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻電弧；（可以適當(dāng)增加絕緣子片數(shù)，電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)

10、消弧線圈接地等方式來避免建?。?）防止線路中斷供電。（可采用重合閘等措施）1.1.3.1 避雷器的發(fā)展：目前使用的避雷器主要有下列幾種類型：保護(hù)間隙，管式避雷器，閥式避雷器，當(dāng)然有些避雷器已經(jīng)用得很少了，有的避雷器將被性能優(yōu)越的避雷器所代替。3在10kV配電線路中，避雷器的安裝可以有效的降低線路的雷擊跳閘率，但是由于線路避雷器的價(jià)格昂貴，因此在全線安裝線路避雷器就會(huì)使得線路的造價(jià)十分高昂，雖然線路的耐雷水平得到了很大的提高，但是很不經(jīng)濟(jì)，因此線路避雷器的安裝需要考慮諸多因素，一般的用法是將線路避雷器安裝在線路中雷擊多發(fā)的桿塔，保護(hù)個(gè)別有重要設(shè)備的桿塔和易受雷擊的桿塔。41.1.3.2 接地裝

11、置的發(fā)展：所謂接地就是將設(shè)備的電位參照點(diǎn)與地球電力連接，使其對(duì)于地面保持一個(gè)較低的電位差，其辦法就是在大地表面的土層中埋設(shè)金屬電極，這種埋入地中并且直接與大地相連接的金屬導(dǎo)體稱為接地裝置，也叫做接地體。引下線是連接防雷設(shè)置和接地裝置的金屬導(dǎo)體，它的作用是把避雷針或避雷線上的雷電流傳遞到接地體上，引下線一般可以采用扁鋼或者圓鋼等材料，在配電線路中，引下線的安裝一般都緊貼桿塔，采用最短的路徑到達(dá)地面。接地體一般是由角鋼或者鋼管制作而成，常見的接地極可以分為水平接地極和垂直接地極，這兩種接地極如果單一的安裝都對(duì)土壤電阻率的要求相當(dāng)高，否則就會(huì)造成接地極的長度非常大，現(xiàn)在常用的是將幾根垂直接地極相互并

12、聯(lián)起來，有時(shí)可以配合使用降阻劑等方案，為了防止接地極的腐蝕等問題，常常在埋設(shè)是要事先涂好防腐劑等措施。一般情況下，建筑物的接地電阻往往控制在5歐姆以下，接地極一般為接地網(wǎng)，10kV線路的電壓等級(jí)低，接地電阻一般要求控制在15歐姆以下。51.3.3.3 10kV線路常用的其他避雷防雷措施10kV線路常用到的避雷防雷方案還有如下許多種，比如架設(shè)避雷線安裝避雷針，這兩種措施都能有效的防止直接雷的危害；加強(qiáng)線路的絕緣水平，可以有效的降低線路的跳閘率，采用絕緣差方式，這種方式可以使耐雷水平提高24%左右；埋設(shè)耦合地線，可以提高線路與避雷線的耦合系數(shù)，使得線路的耐雷水平得到提高；預(yù)防電棒與負(fù)角保護(hù)針，他可

13、以減小導(dǎo)線與地線的間距，增大耦合系數(shù)，降低桿塔的分流系數(shù)，提高對(duì)地電容，是電壓的分布情況得以改善；裝設(shè)消雷器，消雷器的保護(hù)范圍遠(yuǎn)大于避雷針并且對(duì)于接地電阻的要求不是很高；才用中性點(diǎn)不直接接地的方式，通關(guān)這種方式可以讓線路的大多數(shù)單相接地故障自動(dòng)的處理，得到消除；采用不平衡絕緣的方式，這種方式在同桿雙回線路上使用，使絕緣水平低的回路先閃絡(luò)，先閃絡(luò)的線路就相當(dāng)于地線，對(duì)另一條線路起到保護(hù)作用。6 總之，影響配電線路雷擊跳閘率的因素很多，有一定的復(fù)雜性，想要解決線路的雷電災(zāi)害問題，就一定要因地制宜，對(duì)癥下藥，一切從實(shí)際出發(fā)。在采用具體的防雷避雷措施之前，一定要事先對(duì)設(shè)計(jì)線路進(jìn)行實(shí)地考察，充分了解線路

14、的相關(guān)參數(shù)及線路所在地區(qū)的地理氣候等情況，仔細(xì)核算線路的耐雷水平，分析各種避雷方案的可行性與經(jīng)濟(jì)效益，最終經(jīng)對(duì)比之下，在眾多避雷方案中選出一種或者幾種合適的措施。1.2 主要研究內(nèi)容本文設(shè)計(jì)思路本課題的目的是解決實(shí)際問題，對(duì)一段4.2km的10kV重要輸電線路進(jìn)行避雷防雷的設(shè)計(jì)。煤炭作為我國的第一資源，在國民生產(chǎn)中扮演著重要的角色，隨著近些年來的開采，環(huán)境不斷的惡化，事故頻發(fā)，嚴(yán)重威脅著我國的能源安全生產(chǎn)。要保證產(chǎn)量和保護(hù)環(huán)境，就要應(yīng)用到一系列的大型電力設(shè)備，雷電的威脅就對(duì)這些電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了威脅，因此雷擊事故已成為煤礦安全生產(chǎn)一大隱患。針對(duì)本課題我的設(shè)計(jì)思路是：（1）收集整理該線

15、路的雷擊情況，根據(jù)線路的雷擊跳閘率，耐雷水平等了解該線路的防雷能力。（2）考察了解該線路已有的防雷措施，通過測(cè)試典型線路桿塔的接地電阻，避雷器的接地電阻等參數(shù)全面了解該線路雷電災(zāi)害的事故原因。（3）根據(jù)該線路的電壓等級(jí)討論雷電災(zāi)害對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)可能造成的危害。（4）根據(jù)線路的電壓等級(jí)對(duì)常用于架空導(dǎo)線的防雷措施進(jìn)行分析。其中針對(duì)本段線路可能常用的防雷措施有以下幾種：圖1.1線路防雷常用的措施（5）整體方案的制定與完善。1.2.2本文主要工作（1）收集處理線路的相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，得到線路的相關(guān)資料，以便于分析雷電災(zāi)害和考慮可用的防雷避雷方案；（2）針對(duì)線路的情況先選擇出一些可以使用的防雷避雷措

16、施，具體分析這些可用措施的效果，作為最初方案；（3）對(duì)每一種選定的防雷措施進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。制定出符合該段線路的防雷方案和具體實(shí)施應(yīng)用的方法。第二章 雷電概論2.1 什么是雷電雷電是伴有閃電雷鳴的一種雄偉壯觀且令人生畏的大氣放電現(xiàn)象。雷電一般產(chǎn)生于對(duì)流發(fā)展旺盛的積雨云中，因此常伴有強(qiáng)烈的陣風(fēng)和暴雨，有時(shí)還伴有冰雹和龍卷。放電過程中，由于閃道中溫度驟增，使空氣體積急劇膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，導(dǎo)致強(qiáng)烈的雷鳴。3 帶有電荷的雷云與地面的突起物接近時(shí)，它們之間就發(fā)生激烈的放電。在雷電放電地點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的閃光和爆炸的轟鳴聲。這就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。2.2 雷電的形成雷擊是指一部分帶電的云層與另一部分帶

17、異種電荷的云層，或者是帶電的云層對(duì)大地之間迅猛的放電。云層對(duì)大地的放電，則對(duì)建筑物、電子電氣設(shè)備和人、畜危害甚大。在含有飽和水蒸汽的大氣中，當(dāng)有強(qiáng)烈的上升氣流時(shí)，就會(huì)使空氣中的水滴帶電，這些帶電的水滴被氣流所驅(qū)動(dòng)，逐漸在云層的某些部位集中起來，這就是我們平時(shí)所說的帶點(diǎn)雷云，測(cè)量數(shù)據(jù)表明，一般一塊云的上部帶正電荷，下部帶負(fù)電荷。而在中間處于正負(fù)電荷混合的區(qū)域。雷云平均電場(chǎng)強(qiáng)度為1.5kV/cm，實(shí)際測(cè)到的在雷云雷擊前的最大電場(chǎng)強(qiáng)度為3.4kV/cm。而在穩(wěn)定下雨時(shí)，只有40V/cm。3 雷云對(duì)大地的放電通常包含若干次重復(fù)的放電過程，而每次的放電又分為先導(dǎo)放電及主放電兩個(gè)兩個(gè)階段。在雷云帶有電荷后

18、，其電荷集中在幾個(gè)帶點(diǎn)中心，他們之間的電荷數(shù)也不完全相等。當(dāng)某一點(diǎn)的電荷較多時(shí)，且他附近的電場(chǎng)強(qiáng)度足以達(dá)到使動(dòng)氣的絕緣強(qiáng)度破壞（約2530kV/cm），空氣便開始游離，使這部分原來的絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電性的通道，這個(gè)導(dǎo)電性的通道形成的過程被稱為先導(dǎo)放電。先導(dǎo)放電不是連續(xù)的，雷云對(duì)地放電的第一先導(dǎo)是分級(jí)發(fā)展的，每一級(jí)先導(dǎo)的發(fā)展速度相當(dāng)高，但每發(fā)展一定的長度約50m就有一個(gè)約10100微秒的時(shí)間間隔。因此它的平均速度較慢，約為光速的千分之一左右。先導(dǎo)放電的不連續(xù)性稱為分級(jí)先導(dǎo)，歷時(shí)約0.0050.010s。分級(jí)先導(dǎo)的原因一般解釋為：由于先導(dǎo)通道內(nèi)游離還不是很強(qiáng)烈，它的導(dǎo)電性就不是很強(qiáng)，由于雷云下移的電

19、荷需要一段時(shí)間，待通道頭部的電荷增多，電場(chǎng)超過空氣游離場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，先導(dǎo)將繼續(xù)發(fā)展。3 在先導(dǎo)通道形成的第一階段，其發(fā)展方向仍受一些偶然因素的影響，并不固定。但當(dāng)他距離地面一定的高度的時(shí)候，地面上高聳的物體出現(xiàn)感應(yīng)電荷，使得局部電場(chǎng)增強(qiáng)，先導(dǎo)通道的發(fā)展將延其頭部感應(yīng)電荷集中點(diǎn)之間發(fā)展，也可以說是放電通道的發(fā)展具有定向性，或者說雷擊有選擇性，上述使先導(dǎo)通道具有定向性的高度，稱為定向高度。3 當(dāng)先導(dǎo)通道的頭部與帶異號(hào)電荷的集中點(diǎn)間距很小時(shí)，先導(dǎo)通道端約為雷云對(duì)地面的電位（可高達(dá)10MV），而另一端為地電位，故剩余空氣間隙中的電場(chǎng)強(qiáng)度極高，使空氣間隙迅速游離。游離產(chǎn)生的正負(fù)電荷將分別向上下運(yùn)動(dòng)，中和先導(dǎo)通

20、道與被擊中物電荷，這時(shí)便開始了放電的第二過程，即主放電過程，主放電的階段時(shí)間極短，約50100微秒。移動(dòng)速度約為光速的二分之一到二十分之一，主放電的電流可達(dá)數(shù)千安，最大可達(dá)200300kA。主放電到達(dá)云端時(shí)，意味著主放電階段結(jié)束。此時(shí)，雷云剩下的電荷，將繼續(xù)延主放電通道下移，此時(shí)稱為余輝放電階段。余輝放電僅為數(shù)百安，但是持續(xù)時(shí)間可達(dá)0.030.15s。由于雷云中可能存在多個(gè)電荷中心，因此雷云放電往往是多重的，且延原來的放電通道，此時(shí)先導(dǎo)不是分級(jí)的，而是連續(xù)發(fā)展的。32.3 雷電參數(shù)（1）雷暴日、雷電小時(shí)一個(gè)地區(qū)的一年之中的雷電活動(dòng)強(qiáng)弱，通常是以該地區(qū)多年年均發(fā)生的雷暴天數(shù)或者雷暴小時(shí)來計(jì)算。雷

21、暴日是指在一年中有雷暴的天數(shù)，在每一天內(nèi)時(shí)內(nèi)只要聽到雷聲就算一個(gè)雷暴日，雷暴小時(shí)同理。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國每一個(gè)雷暴日可折合為三個(gè)雷暴小時(shí)。雷電的活動(dòng)強(qiáng)度不但與地球的緯度相關(guān)而且與氣象條件有很大的關(guān)系，在赤道附近的雷暴日最多，年均100到150，我國長江流域和華北的某些地區(qū)，年平均雷暴日約為40，西北地區(qū)不超過15，年均雷暴日不超過15的地區(qū)為少雷區(qū)，超過40為多雷區(qū)，超過90的地區(qū)及根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)雷害特別嚴(yán)重的地區(qū)為雷電活動(dòng)特殊強(qiáng)烈區(qū)。3,5（2）落雷密度雷暴日和雷電小時(shí)的統(tǒng)計(jì)中，并沒有區(qū)分雷云之間的放電與雷云之間對(duì)地的放電。實(shí)際上，雷云之間的放電遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于雷云與地面之間的放電，雷云之間的放電與雷云與

22、地面之間的放電之比在溫帶地區(qū)一般為1.53.0左右。一般來說，雷擊地面才可能產(chǎn)生對(duì)電力系統(tǒng)造成危害的過電壓，因此需要引入地面落雷密度這個(gè)參數(shù)，它表示每一雷暴日每平方公里地面受到的平均落雷次數(shù)。電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T620-1997建議取=0.07次/*雷暴日。但在土壤電阻率突變的低電阻地區(qū)，易形成雷云的向陽或迎風(fēng)的山坡，雷云經(jīng)常經(jīng)過的峽谷，這些地區(qū)的落雷密度往往比其他地區(qū)高得多。3,5（3）雷電流的幅值、波形和陡度經(jīng)過長時(shí)期的系統(tǒng)的雷電觀測(cè)，實(shí)測(cè)結(jié)果表明，雷電流是單極性的脈沖波。對(duì)于脈沖波形的雷電流，需要三個(gè)主要參數(shù)來表征，這三個(gè)參數(shù)為：幅值，波前時(shí)間和波長。波前時(shí)間是指電流上升到幅值的時(shí)間，波

23、長是指電流下降到幅值的一半的時(shí)間。3,51）雷電流的幅值雷電流幅值是指脈沖電流所達(dá)到的最高值。規(guī)程規(guī)定，雷電流是指雷擊于的低接地電阻物體時(shí)，流過該物體的電流。雷電流的幅值大小與許多因素有關(guān)，主要有氣象、地質(zhì)條件和地理位置。其中氣象情況有很大的隨機(jī)性，因此只有通過大量實(shí)測(cè)才能正確估算雷電流峰值的概率分布。3我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T620-1997交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合推薦，一般地區(qū)的雷電流幅值超過I的概率p可以按以下經(jīng)驗(yàn)公式求得（強(qiáng)雷區(qū)） (2-1) （弱雷區(qū)） (2-2)式中，I為雷電流的幅值（kA）。2）雷電流的波形實(shí)測(cè)結(jié)果表明，雷電流的幅值，陡度，波頭，波尾雖然每次都不相同，但

24、都是單極性的脈沖波，電力設(shè)備的絕緣強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)和電力系統(tǒng)的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)，要求將雷電流的波形等效為典型化，可以用公式表達(dá)，便于計(jì)算波形，常用的等值波形有以下3種:1標(biāo)準(zhǔn)沖擊波；2等值斜角波；3等值余弦波。3,5其中標(biāo)準(zhǔn)沖擊波是一個(gè)的雙指數(shù)函數(shù)波形。式中為某一固定的電流值，其中是兩個(gè)常數(shù)，t為作用時(shí)間。當(dāng)被擊物體的阻抗只是電阻R時(shí)，作用在R上的電壓波形u與電流波形i相同。3）雷電流的陡度雷電流的幅值和波頭決定了雷電流的上升的陡度，也就是雷電流隨時(shí)間的變化率。雷電流的陡度對(duì)過電壓有直接的影響，也是一個(gè)常用重要參數(shù)?？梢哉J(rèn)為雷電流的陡度與幅值為線性關(guān)系，幅值越大，陡度也越大。4）雷電波阻抗雷電通道在主放電

25、時(shí)如同導(dǎo)體，雷電流在導(dǎo)體中流動(dòng)，和普通的導(dǎo)線一樣，具有某一等值波阻抗，稱為雷電波阻抗。根據(jù)理論研究和實(shí)測(cè)分析，我國有關(guān)規(guī)程建議取300左右。35）雷電流的極性國內(nèi)外的實(shí)測(cè)結(jié)果表明，負(fù)極性的雷占絕大多數(shù)，約為7590%。加之負(fù)極性的沖擊過電壓線路傳播時(shí)衰減小，對(duì)設(shè)備的危害大，故防雷的計(jì)算一般按照負(fù)極性來考慮。2.4雷電對(duì)線路的影響10kV線路縱橫延伸,地處曠野,雷雨季易遭雷擊。由于10kV系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備絕緣水平和耐雷水平低,因此,因雷擊線路造成10kV系統(tǒng)單相接地,線路斷路器跳閘事故,在農(nóng)網(wǎng)事故中占有很大百分比。雷擊線路時(shí),雷電壓能使絕緣子擊碎,雷電流燒斷導(dǎo)線。雷電波自線路入侵配電變壓器線圈使絕緣

26、損壞燒毀。入侵變電所內(nèi)損壞電器設(shè)備。雷電對(duì)于輸配電線路的影響主要有直接雷和感應(yīng)雷兩種，由于線路配電線路的絕緣水平一般比較低切線路中一般沒有避雷線等防雷避雷設(shè)施，直接雷的幅值往往是非常大的，高達(dá)數(shù)百千伏甚至更高，這種電壓對(duì)于線路以及系統(tǒng)的破壞性極強(qiáng)，配電線路幾乎是無法防護(hù)的，直接雷的跳閘率約為100%不過配電線路線路中直擊雷的發(fā)生概率并不高，對(duì)于10kV配電線路影響較多的是感應(yīng)雷的影響，有關(guān)資料顯示，10kV的配電線路中，感應(yīng)雷引起的故障比例在90%以上。32,34感應(yīng)雷是指在雷云形成過程中，雷云與大地之間的感應(yīng)電場(chǎng)、雷云對(duì)地放電和雷云與雷云之見放電時(shí)，雷閃電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場(chǎng)作用于各種線路上感

27、應(yīng)出過電壓、過電流，經(jīng)線路進(jìn)入設(shè)備而形成的雷擊稱為感應(yīng)雷過電壓。感應(yīng)雷的產(chǎn)生有兩種方式，一種是因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)，另一種是因?yàn)殪o電感應(yīng)，但大部分的情況是由這兩種效應(yīng)的綜合作用而成。感應(yīng)雷的幅值與諸多的因素有關(guān)，比如雷電對(duì)地放電是的電流強(qiáng)度，雷擊點(diǎn)的位置，線路所在地區(qū)的土壤電阻率，線路的架設(shè)高度，桿塔的接地電阻等。相對(duì)于直接雷的高強(qiáng)度，破壞性強(qiáng)等特點(diǎn)，感應(yīng)雷的影響比他小，但是感應(yīng)雷與直擊雷相比，直擊雷一次只能對(duì)線路的一個(gè)點(diǎn)造成很大損害，感應(yīng)雷可以大范圍的在多個(gè)地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生，對(duì)線路的危害范圍更大，而且，感應(yīng)雷的產(chǎn)生可以使由于雷云對(duì)地放電，也可以是因?yàn)槔自婆c雷云之間的放電，其發(fā)生的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直擊雷，對(duì)于

28、沒有防雷保護(hù)措施的10kV配電線路，感應(yīng)雷的影響同樣十分的嚴(yán)重。由于感應(yīng)雷的發(fā)生條件相對(duì)于直擊雷更容易達(dá)到，所以，線路的避雷防雷設(shè)計(jì)應(yīng)該主要針對(duì)于感應(yīng)雷的防護(hù)。本課題研究的這段線路是連接變電站與煤礦風(fēng)機(jī)的輸電線路，風(fēng)機(jī)一旦停機(jī)煤礦內(nèi)的瓦斯?jié)舛染蜁?huì)急劇上升，所以一旦該線路由于雷擊造成了斷電，輕則造成停產(chǎn)，使煤礦造成經(jīng)濟(jì)損失，重則造成人員傷亡，后果相當(dāng)嚴(yán)重。同時(shí)，雷擊造成的沖擊電流也會(huì)對(duì)線路本身以及變電站，風(fēng)機(jī)等設(shè)備造成很大的影響。雷電對(duì)于線路的影響可以是來自于直擊雷也可以是來自于感應(yīng)雷，但是無論哪一種方式，都會(huì)對(duì)線路的安全供電造成極大的威脅，因此，線路的避雷防雷研究很有必要。 第三章 線路的基本

29、情況3.1 北翼回風(fēng)斜井供電系統(tǒng)基本情況檸條塔礦業(yè)公司北翼回風(fēng)斜井主要承擔(dān)著礦井通風(fēng)任務(wù)，該風(fēng)井的供電引自礦業(yè)公司工業(yè)場(chǎng)地西側(cè)的35kV變電站1201開關(guān)柜（I回）和1207（II回）開關(guān)柜，經(jīng)200米電纜到風(fēng)井架空線1#桿塔，然后分兩路經(jīng)4.1km架空線（LGJ-70）140基桿塔到北翼回風(fēng)斜井配電室高壓柜，由兩臺(tái)變壓器降壓后供ABB變頻器，變頻器分別供給兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的四臺(tái)電機(jī)。運(yùn)行方式為一用一備，每一個(gè)月倒換運(yùn)行一次。北翼回風(fēng)斜井供電的兩回架空線路在1#桿塔同桿架設(shè)，1#桿塔頂部安裝有6個(gè)氧化鋅避雷器，桿塔底部有兩根12的鋼筋接地。兩回架空線路從2#桿塔開始分開架設(shè)，線路三相為“上”字形排布，

30、檔距約為60m，兩回架空線路中間最近間距為60米，桿塔為12m錐形水泥桿，線路使用絕緣子為P-10T。兩回架空線路多數(shù)桿塔架設(shè)在地勢(shì)較高的地方，全線無避雷線。最后一基桿塔位于風(fēng)機(jī)房旁約30m的高坡頂端，加裝有3個(gè)避雷器，引下線為12的鋼筋。如下圖： 圖3.1第一號(hào)桿塔 圖3.2 第一號(hào)桿塔頂部 圖3.3最后一基桿塔底部（1） 圖3.4最后一基桿塔底部（2）圖3.5 第24號(hào)桿塔3.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況經(jīng)實(shí)地勘察，北翼風(fēng)井架空線路有絕緣子串破損，桿塔旁有數(shù)個(gè)被強(qiáng)電流破壞的絕緣子和氧化鋅避雷器。如下圖： 圖3.6 被擊碎的絕緣子 圖3.7 被擊碎的避雷器經(jīng)過查看35kV變電站值班記錄和北翼風(fēng)井兩回出線

31、高壓開關(guān)柜綜合保護(hù)測(cè)控裝置的事件追憶記錄，在2010年1月到2011年8月時(shí)間段內(nèi)，共發(fā)生跳閘12次，其中電流I段保護(hù)動(dòng)作為10次，電流III段動(dòng)作2次，在68月跳閘次數(shù)為8次，占到總跳閘次數(shù)的66.7%。測(cè)控裝置錄波如下圖所示。圖3.8 測(cè)控裝置錄波圖北翼回風(fēng)斜井兩回架空線路為AC相橫擔(dān)長為1.5 m，B相距橫擔(dān)高0.8m的“上”字形平均線路高度9.5m，線路的耦合系數(shù)取0.2，桿塔等效電感取0.42H/m。（備注：因無法得到所研究架空線路的具體資料，本參數(shù)參考相關(guān)資料）取以上典型線路參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，Uj11.2*Ij，假設(shè)雷電電流為20kA，得Uj為224kV，耐雷水平IjU50%/11.2

32、，U50%指50%放電電壓（即放電電壓平均值），U50%為100 kV。Ij8.9 kA。因此，Ij8.9 kA20 kA ，U50%Uj224 kV，發(fā)生擊穿絕緣子的事故。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察和調(diào)研結(jié)果表明，北翼回風(fēng)斜井兩回10kV架空線路架設(shè)地勢(shì)相對(duì)周圍較高，易受雷擊。雖然線路兩端加裝有線路避雷器，但是依然發(fā)生多次雷擊跳閘停電事故，直接影響北翼風(fēng)井風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，表明北翼風(fēng)井供電系統(tǒng)的防雷措施存在嚴(yán)重不足。3.3 防雷措施分析（1）概述雷擊暴露在空氣中的架空輸電線路有4種可能，分別為：雷擊線路附近地面，雷擊塔頂及塔頂附近避雷線，雷擊檔距中央的避雷線，雷擊導(dǎo)線。如下圖所示圖3.9 雷擊線路示意圖31

33、0kV架空線路絕緣水平低，不但直擊雷能造成危害，感應(yīng)雷也能造成危害。當(dāng)線路附近落雷時(shí)線路上會(huì)因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生高出線路相電壓兩倍及以上的過電壓，使線路絕緣遭受破壞；當(dāng)雷擊線路時(shí)，巨大的雷電流在線路對(duì)地阻抗上產(chǎn)生很高的電位差，導(dǎo)致瓷絕緣子炸裂、導(dǎo)線斷線等事故。線路上形成的幅值很高的雷電波還會(huì)通過耦合或轉(zhuǎn)移到配電網(wǎng)中的設(shè)備上，造成設(shè)備損壞。（2）架空線路防雷措施分析輸電線路防雷的任務(wù)是：采用技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上的合理措施，使系統(tǒng)雷害降低到能夠接受的程度，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。防直擊，就是使輸電線路不受雷直擊，措施是沿線路裝設(shè)避雷線；防閃絡(luò)，就是使輸電線路受雷后絕緣不發(fā)生閃絡(luò)，措施是加強(qiáng)線路絕緣、降低桿塔的接

34、地電阻；防建弧，就是使輸電線路發(fā)生閃絡(luò)后不建立穩(wěn)定的工頻電弧，措施是系統(tǒng)采用消弧線圈接地方式、在線路上安裝避雷器等；防停電，就是使輸電線路建立工頻電弧后不中斷電力供應(yīng)，措施是裝設(shè)自重合閘等。根據(jù)以上分析和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)得出，采取架設(shè)耦合地線、降低桿塔接地電阻及線路避雷器、增加絕緣子片數(shù)、采用自動(dòng)重合閘裝置等措施均可有效地降低雷擊跳閘率。3.4 北翼回風(fēng)斜井兩回架空線路防雷措施和管理建議根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果，北翼回風(fēng)斜井兩回架空線路沿山丘架設(shè)，線路大部分架設(shè)在山頂或山坡，全線無避雷線，擊桿率較高。除第一基和最后一基桿塔加裝有線路避雷器外，再無其他防雷措施，加之防雷接地電阻高達(dá)29（根據(jù)榆林防雷中心2010

35、年接地電阻測(cè)試報(bào)告），線路耐雷水平十分有限，容易發(fā)生雷擊桿塔、雷擊導(dǎo)線和感應(yīng)雷電過電壓，引起絕緣子串閃絡(luò)、相間短路、絕緣子和避雷器損壞，導(dǎo)致跳閘。根據(jù)以上分析，結(jié)合北翼風(fēng)井兩回架空線路實(shí)際情況，建議加強(qiáng)該架空線路的防雷措施，具體建議如下。（1）全線架設(shè)避雷線。（2）加裝線路避雷器。（3）安裝避雷針。（4）降低桿塔接地電阻。（5）加強(qiáng)線路絕緣。（6）嚴(yán)格控制避雷器質(zhì)量，避免因質(zhì)量不過關(guān)而引起的安全隱患。（7）加強(qiáng)防雷技術(shù)管理工作。第四章 可用的避雷防雷措施分析4.1 避雷線雷擊對(duì)線路的影響有直擊雷和感應(yīng)雷兩種，直擊雷的危害更大但在配電線路中發(fā)生直擊雷事故所占比例并不高，根據(jù)資料顯示，10kV 配

36、電線路由雷擊引起的線路閃絡(luò)或故障的主要因素不是直擊雷過電壓而是感應(yīng)過電壓，感應(yīng)過電壓導(dǎo)致的故障比例超過 90%。因此，配電線路的防雷保護(hù)的側(cè)重點(diǎn)應(yīng)放在感應(yīng)雷過電壓的防護(hù)上。 以下是線路中有無避雷線對(duì)于線路的影響分析無避雷線線時(shí)的感應(yīng)雷過電壓根據(jù)理論分析和實(shí)測(cè)結(jié)果，有關(guān)規(guī)程規(guī)定，當(dāng)雷擊點(diǎn)距離輸電線路的距離s大于65m時(shí)，導(dǎo)線上產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓可以按下試計(jì)算3：U=25（I/s） (4-1)其中：I為雷電流的幅值（kA）；為導(dǎo)線懸掛的平均高度（m）；s為雷擊點(diǎn)至線路的距離（m）。有避雷線時(shí)的感應(yīng)雷過電壓：由于避雷線是接地的，其點(diǎn)位為零，這相當(dāng)于在其上疊了一個(gè)機(jī)型極性相反，幅值相等的電壓，由于這個(gè)電

37、壓的耦合作用，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的電壓為負(fù)向的KU，因此，導(dǎo)線上的感應(yīng)雷過電壓為兩者疊加，極性與雷電流相反，即：（1KC）U，其中KC為避雷線與導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)，其值只與導(dǎo)線之間的相互位置與幾何尺寸有關(guān)，線間的距離越近，耦合系數(shù)越大其大小約為0.20.3。因此，對(duì)于感應(yīng)雷來說，有無避雷線對(duì)于線路的影響取決于耦合系數(shù)的大小。3然后分析直擊雷的情況，無避雷線時(shí)雷擊線路時(shí)有兩個(gè)部位，一是雷擊導(dǎo)線，二是累計(jì)塔頂；有避雷線的時(shí)候，雷擊的部位有三個(gè)，一是雷電繞過避雷線而擊于導(dǎo)線，二是雷擊塔頂，三是雷擊當(dāng)局中央的避雷線。雷擊桿塔塔頂及桿塔附近的避雷線的次數(shù)由運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以得出，雷擊桿塔次數(shù)與雷擊線路總數(shù)的比稱為擊

38、桿率g3，如下表：表擊桿率g避雷線根數(shù)012平原1/21/41/6山區(qū)1/31/4接下來就以雷擊塔頂有無避雷線的情況分析，首先是無避雷線時(shí)：當(dāng)雷擊線路塔頂時(shí)，雷電流I將流經(jīng)桿塔及接地電阻流入大地，設(shè)桿塔的接地電感為，雷電流為斜角平頂波，且工程計(jì)算取波頭為2.6微秒，可以求出等效電路的桿塔點(diǎn)位為：U=I+ =I (4-2)式中， I為雷電流幅值（kA）；為桿塔的沖擊電阻（）；為桿塔的等效電感（H）。當(dāng)雷擊塔頂時(shí)，導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓為 (4-3)式中，I為雷電流幅值；（kA）為導(dǎo)線懸掛的平均高度。（m）感應(yīng)雷過電壓的電壓極性與桿塔的點(diǎn)位極性相反，因此，作用于絕緣子串上的電壓為 (4-4)由上式可知

39、，在線路絕緣子串上的雷電過電壓與雷電流的大小，陡度，導(dǎo)線與桿塔的高度及桿塔的接地電阻有關(guān)，如果此值等于或大于絕緣子的50%雷電沖擊放電電壓時(shí)，桿塔將對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生反擊，在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，有可能使得線路跳閘，此線路的耐雷水平為： (4-5)由于我國60kV以下的電網(wǎng)采用中性點(diǎn)非直接接地，若雷電流超過耐雷水平，會(huì)發(fā)生塔頂對(duì)于一相導(dǎo)線的放電，由于工頻電流很小，不能形成穩(wěn)定的工頻電弧，故不會(huì)引起線路的跳閘，仍能安全的送電，只有當(dāng)一相閃絡(luò)之后，再向第二相反擊，導(dǎo)致兩相導(dǎo)線絕緣子串閃絡(luò)，形成相間短路時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)大的短路電流，雷擊塔頂，第一相絕緣閃絡(luò)后，可以認(rèn)為該相導(dǎo)線具有塔頂?shù)狞c(diǎn)位，由于第一相導(dǎo)線與第

40、二相導(dǎo)線的耦合作用，兩相導(dǎo)線的電位差為3： (4-6)試中為兩相導(dǎo)線的耦合系數(shù)。當(dāng)大于或等于絕緣子的時(shí)第二相也發(fā)生反擊，形成兩相短路，引起跳閘，由此線路的耐雷水平為3：I= (4-7)而安裝了避雷線時(shí)的耐雷水平為3： (4-8)= (4-9)其中 為線路的耦合系數(shù)；為絕緣子的50%沖擊放電電壓（kV）；為桿塔接地電阻值（）；為導(dǎo)線對(duì)地平均高度（m）；為桿塔電感（H）；為桿塔分流系（通常由查表得出）。根據(jù)感應(yīng)雷和直擊雷的情況分析，避雷線的安裝都能對(duì)線路的耐雷水平得到提高，耦合系數(shù)的大小直接關(guān)系到線路的耐雷水平。耦合系數(shù)的增加可以減小雷擊塔頂時(shí)的作用在絕緣子串上的電壓，也可減少感應(yīng)過電壓分量，提高

41、耐雷水平。工程上經(jīng)常采取降低接地電阻，提高耦合系數(shù)作為提高耐雷水平的主要手段，常規(guī)的做法是，將單根避雷線改為雙根，在導(dǎo)線下方增設(shè)耦合地線，其作用是增強(qiáng)導(dǎo)線，地線之間的耦合作用。此外還應(yīng)該注意35 kV及以下的線路，一般不沿全線架設(shè)避雷線，其主要原因如下: 1) 造價(jià)增加。 2) 絕緣水平的問題。由于35 kV及以下線路的絕緣水平較低，即使架設(shè)避雷線，對(duì)導(dǎo)線的反擊是難免的。但考慮到本段線路的雷害事故嚴(yán)重，且本段線路的安全供電對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)和工人的生命安全有著主導(dǎo)作用，因此設(shè)計(jì)全線架設(shè)避雷線，線路的絕緣水平等問題會(huì)在接下來的方案中處理。4.2 避雷針 安裝避雷針也是架空輸電線路常用的一種防雷措施。與

42、安裝避雷線有著相同的作用且價(jià)格低于避雷線但是在實(shí)際應(yīng)用卻存在以下突出的問題：（1）由于避雷針而導(dǎo)致雷擊概率增大，由于避雷針的原理是引導(dǎo)雷電的先導(dǎo)，所以避雷針是有引雷作用的，從而就加大了雷電擊中的概率。（2）保護(hù)范圍小。避雷針往往安裝在桿塔上，對(duì)于檔距中央的線路的保護(hù)作用往往不能做到很到，如果想要保護(hù)線路的全長，則避雷針的架設(shè)高度就會(huì)很高，很不符合經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)。（3）反擊的危害。雷電的反擊現(xiàn)象通常指遭受直擊雷雷擊的金屬體(包括接閃器、接地引下線和接地體)，在引導(dǎo)強(qiáng)大的雷電流導(dǎo)入大地時(shí)，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬體上會(huì)產(chǎn)生非常高的電壓，與周圍與它們連接的金屬物、設(shè)備、線路、人體之間產(chǎn)生

43、巨大的電位差，這個(gè)電位差可能會(huì)引起閃絡(luò)，在接閃的瞬間與大地間存在著很高的電壓，這電壓對(duì)與大地連接的其他金屬物品發(fā)生放電(又叫閃絡(luò))的現(xiàn)象叫反擊。此外，當(dāng)雷擊到樹上時(shí)，樹木上的高電壓與它附近的房屋、金屬物品之間也會(huì)發(fā)生反擊。 要消除反擊現(xiàn)象，通常采取兩種措施：一是作等電位連接，用金屬導(dǎo)體將兩個(gè)金屬導(dǎo)體連接起來，使其接閃時(shí)電位相等；二是兩者之間保持一定的距離。32（4）電磁感應(yīng)問題，強(qiáng)大的雷電流可能對(duì)通信設(shè)備等產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾，影響這些設(shè)備的正常使用，甚至可能造成損害。但避雷針相對(duì)于避雷線也有著一定的優(yōu)勢(shì)，首先，安裝避雷針的花費(fèi)相比于避雷線要小，其次，避雷針可以選擇性的安裝在一些特殊位置的桿塔上

44、，對(duì)于個(gè)別桿塔的保護(hù)效果明顯?？紤]到已決定全線架設(shè)避雷線，所以避雷針不再考慮。4.3 降低桿塔的接地電阻 無論采用以上三種方式的哪一種，線路的接地電阻都直接關(guān)系到線路的耐雷水平，避雷器的作用是當(dāng)線路受到雷擊時(shí)，避雷器優(yōu)先動(dòng)作，將雷電流經(jīng)過接地裝置導(dǎo)入大地，從而保護(hù)絕緣子，避免了發(fā)生閃絡(luò)；避雷線和避雷針則是影響雷電先導(dǎo)，使雷電對(duì)避雷線和避雷針放電，然后經(jīng)過接地裝置將雷電流導(dǎo)入大地，如果接地電阻過大，雷電流就不能及時(shí)的導(dǎo)入大地，因此可能造成反擊，對(duì)線路和設(shè)備造成損害。所以無論采用以上三種方式中的哪一種都離不開設(shè)法降低線路的的接地電阻來取得更好的效果。又因?yàn)樵摱尉€路中原有安裝避雷器的一基桿塔接地電阻

45、高達(dá)29歐姆左右，不符合要求，以下先計(jì)算雷擊時(shí)線路的耐雷水平。線路耐雷水平的計(jì)算：（1）雷擊導(dǎo)線附近地面時(shí)的耐雷水平7由公式可得：I= (4-10)其中：為絕緣子50%沖擊放電電壓，取85kV；為導(dǎo)線對(duì)地平均高度的，取9.5m；S為雷擊點(diǎn)與線路的距離，取65m.可得雷擊導(dǎo)線附近地面65m處時(shí)，線路的耐雷水平為23.3kA。（2）雷擊導(dǎo)線的耐雷水平當(dāng)雷電直擊導(dǎo)線后，雷電流沿著導(dǎo)線向著兩側(cè)流動(dòng)，假定為雷電通道的波阻抗，為雷擊點(diǎn)兩側(cè)的導(dǎo)線的并聯(lián)波阻抗，若計(jì)及沖擊電暈的影響，可取Z=400，可近似取200，則雷擊點(diǎn)的電壓為 (4-11)雷擊導(dǎo)線的電壓與雷電流大小成正比，如果此電壓超過線路絕緣耐受電壓，

46、則將發(fā)生沖擊閃絡(luò)，由此可得線路的耐雷水平為I=。由公式I=可得，雷擊導(dǎo)線時(shí)的耐雷水平為0.85kA（3）雷擊塔頂時(shí)的耐雷水平，由公式I= (4-12)其中取0.2； 取29；為0.42*12；取85kV；取9.5m。帶入計(jì)算可得雷擊塔頂時(shí)的耐雷水平為3.1kA通過以上的計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，桿塔的接地電阻直接關(guān)系到雷擊塔頂時(shí)的耐雷水平。雷擊導(dǎo)線附近地面和雷擊導(dǎo)線時(shí)，雖然桿塔的接地電阻沒有直接影響到線路耐雷水平，但是，由于線路耐雷水平比較低，采用了避雷線和避雷器等措施都要依賴到桿塔的接地電阻來迅速的將雷電流導(dǎo)入大地，因此，降低該段線路桿塔的接地電阻是十分重要的。以下是當(dāng)不同接地電阻時(shí)，雷擊塔頂?shù)哪屠姿?/p>

47、：表不同接地電阻時(shí)雷擊塔頂時(shí)的耐雷水平接地電阻（）2915105耐雷水平（kA）3.15.16.810.0計(jì)算結(jié)果表明，該段線路的耐雷水平低，雷電流幅值超過20kA就可能會(huì)造成絕緣子閃絡(luò)。尤其是雷擊塔頂時(shí)，因?yàn)闂U塔的接地電阻太高，大大降低了雷擊桿塔時(shí)線路的耐雷水平，若能將接地電阻降到10歐姆以下，線路的耐雷水平可以提高2倍以上。4.4 加強(qiáng)線路絕緣線路雷擊閃絡(luò)率計(jì)算要考慮兩個(gè)因素:一是絕緣子閃絡(luò)判據(jù),取絕緣子的雷電沖擊放電電壓值,即配電線路的絕緣水平，二是感應(yīng)過電壓的計(jì)算。該段線路原有的絕緣子類型為P-10T，以下是該種絕緣子的一些基本數(shù)據(jù)33：表 P-10T絕緣子的相關(guān)數(shù)據(jù)瓷件高度最大外徑頂

48、線槽側(cè)線槽螺紋直徑105mm145mm11mm9mmM16爬電距離工頻擊穿50%閃絡(luò)雷電全波耐受重量185mm78kV85kV75kV2kg以10kV線路最多發(fā)的感應(yīng)雷為例，根據(jù)公式U=25（I/s），可以計(jì)算得到距離該線路較近處的不同雷電流下感應(yīng)過電壓的數(shù)值。表雷擊導(dǎo)線地面時(shí)的感應(yīng)雷過電壓感應(yīng)雷過電壓（kV）雷電流幅值（kA）雷擊點(diǎn)距離m中國在年平均雷暴日20 的地區(qū)，測(cè)得的雷電流幅值概率為：lgP=-I/88 (4-13)當(dāng)雷擊時(shí)，出現(xiàn)大于88kV的雷電流復(fù)制的概率約為10%，超過100kV的概率約為7.3%。因?yàn)槔讚糨旊娋€路附近地面時(shí)，自然接地阻抗較高，雷電流的幅值一般不會(huì)超過 100

49、kA， 因此研究防雷措施時(shí)更多考慮 100 kA 的雷電流對(duì)線路的影響。由該表可見，發(fā)生雷擊時(shí)的感應(yīng)雷過電壓大部分情況都超過P-10T的50%擊穿電壓，因此當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，線路的絕緣很可能被擊穿，引發(fā)閃絡(luò)，所以，加強(qiáng)線路的絕緣也是必須考慮的措施之一。4.5 線路避雷器在配電線路中，安裝線路避雷器可以對(duì)事故多發(fā)的線路進(jìn)行有效的保護(hù)，因此在配電線路中可以裝設(shè)避雷器進(jìn)行對(duì)配電線路進(jìn)行保護(hù)，在線路絕緣子附近并聯(lián)避雷器，當(dāng)線路上的過電壓超過避雷器的放電電壓時(shí)（避雷器的放電電壓低于絕緣子的擊穿電壓），避雷器就會(huì)先行放電，把過電壓波中的電荷通過接地設(shè)施引入大地，限制過電壓的發(fā)展，從而保護(hù)其它電氣設(shè)備。通過此種

50、方式，可有效的對(duì)配電線路中的感應(yīng)雷過電壓進(jìn)行防護(hù)。在避雷器的保護(hù)范圍方面，需要進(jìn)行具體的仿真。根據(jù)線路的電壓等級(jí)，選用YH5WS-17/50型氧化鋅避雷器，以下是此型號(hào)避雷器的參數(shù)和伏安特性曲線33。YH5WS-17/50型氧化鋅避雷器的具體尺寸和使用環(huán)境可見附錄一。表4.5.1 YH5WS-17/50型氧化鋅避雷器的參數(shù)使用場(chǎng)所避雷器型號(hào)避雷器額定電壓系統(tǒng)標(biāo)稱電壓持續(xù)運(yùn)行電壓直流參考電壓配電（S）YH5WS-17/5017.51013.625最大殘壓200us方波通流容量（2ms）4/10us沖擊電流0.75直流參考電壓下最大泄漏電流陡波沖擊電流下殘壓雷電沖擊下殘壓操作沖擊下殘壓57.550

51、42.5754050表4.5.2 YH5WS-17 /50型避雷器的伏安特性電流A1.00E-051.00E-041.00E-031.00E-021.00E-01電壓V1047112532150001795321487電流A1.00E+001.00E+011.00E+021.00E+031.00E+04電壓V2571830781368424409552776圖4.1YH5WS-17/50避雷器的伏安特性曲線本設(shè)計(jì)采用電磁暫態(tài)仿真軟件APT-EMTP對(duì)安裝線路避雷器前后的10kV線路的過電壓水平進(jìn)行仿真，絕緣子采用電壓控制開關(guān)來模擬，避雷器采用非線性電阻來模擬，線路模型采用LCC中參數(shù)恒定的Be

52、rgon模型，波阻抗可取300，避雷器的參數(shù)以YH5WS-17/50型氧化鋅避雷器的參數(shù)為參考。以下就仿真線路受到雷擊時(shí)，相鄰桿塔上有無避雷器情況下絕緣子所承受的過電壓。7,8,1524仿真模型圖如下：圖4.2仿真模型圖圖4.3絕緣子兩端電壓波形圖上圖中曲線1為遭受雷擊時(shí)未加裝避雷器桿塔上絕緣子兩端的電壓，曲線2為遭受雷擊時(shí)加裝了避雷器的桿塔上絕緣子兩端的電壓。對(duì)于曲線1，由于沒有裝設(shè)避雷器，線路遭受雷擊時(shí)，線路上的電壓急劇增加，超過絕緣子的50%擊穿電壓，線路的絕緣子被迅速擊穿（線路原有絕緣子為P-10t，50%擊穿電壓為85kV）；對(duì)于曲線2，當(dāng)線路遭受雷擊時(shí)，由于線路避雷器的及時(shí)動(dòng)作，雷

53、電流被及時(shí)的泄入大地，在絕緣子上造成小的電壓波動(dòng)，而未達(dá)到絕緣子的50%擊穿電壓，因此，可以看出，線路避雷器在配電線路中的保護(hù)作用是非常明顯的，可以有效的保護(hù)安裝桿塔，但是線路避雷器對(duì)于未安裝避雷器的桿塔沒有保護(hù)作用，無法對(duì)相鄰的無避雷器的桿塔起到有效的保護(hù)作用。因此在有其他保護(hù)措施的情況下，建議避雷器應(yīng)該選擇性的安裝，不適用于全線安裝，考慮到避雷器的保護(hù)效果，可以在線路的重要部分安裝，保護(hù)個(gè)別易受雷擊桿塔。綜上所述：針對(duì)該段線路的情況分析，本段線路的供電可靠性對(duì)于煤礦的安全生產(chǎn)起著相當(dāng)重要的作用，因此，應(yīng)該在經(jīng)濟(jì)允許范圍前提下，優(yōu)先考慮線路供電可靠性，對(duì)本段線路全線架設(shè)避雷線可以有效的提高線

54、路的耐雷水平和有效的防止直擊雷，因此就要求線路有較好的絕緣水平和合理的接地電阻，此外，線路避雷器的安裝可以有效的減小雷電流幅值，降低雷擊跳閘率，對(duì)所安裝的桿塔保護(hù)效果明顯。所以本段線路的避雷防雷措施要采用的設(shè)計(jì)方案為：1選擇性的安裝線路避雷器；2全線架設(shè)避雷線；3降低桿塔的接地電阻；4提高線路的絕緣水平。在下一章節(jié)將具體分析每一種方案的具體實(shí)施方法和細(xì)節(jié)。第五章 具體防雷避雷方案的確定根據(jù)上一章節(jié)的分析，本段線路的避雷防雷措施主體設(shè)計(jì)方案為：1選擇性的安裝線路避雷器；2全線架設(shè)避雷線；3降低桿塔的接地電阻；4提高線路的絕緣水平。以下是對(duì)著幾種方案的具體分析。5.1 避雷線的架設(shè)根據(jù)煤礦電工手冊(cè)

55、10的規(guī)定避雷線的截面積一般不小于25mm2。架空送電線路避雷線界面的選擇，應(yīng)該與導(dǎo)線相結(jié)合，根據(jù)送電線路設(shè)計(jì)規(guī)定，按如下表格進(jìn)行選擇。表避雷線與導(dǎo)線配合表避雷線型號(hào)GL-25GL-35GJ-50GJ-70導(dǎo)線型號(hào)LGJ-35 LGJ-50 LGJ-70LGJ-95 LGJ-120 LGJ-150 LGJ-185 LGJQ-150 LGJQ-185LGJ-240 LGJ-300 LGJQ-240 LGJQ-300 LGJQ-400LGJ-400 LGJQ-500本段線路導(dǎo)線型號(hào)為LGJ-70，因此，避雷線的型號(hào)應(yīng)該選擇GL-25。GL-25的應(yīng)力校驗(yàn)可見附錄二，本段線路的三相導(dǎo)線呈“上”字形排布如下圖5.1所示：圖5.1