輸電線路的防雷設(shè)計畢業(yè)論文設(shè)計

(此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改！ )東北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文輸電線路的防雷設(shè)計專 業(yè)：電氣工程及其自動化指導(dǎo)教師：學(xué)生姓名： 尤忠寶學(xué) 校：東北電力大學(xué)日 期：2013年3月目錄一、前言 3二、輸電線路雷電的原因及危害的種類 3三、線路防雷的主要措施 4四、與線路雷電性能有關(guān)的參數(shù)和線路耐雷水平的計算方法 5五．輸電線路防雷改造方案 12六．山區(qū)輸電線路防雷綜合措施研究及實施方案 13七、輸電線路防雷改進(jìn)措施的研究 19八、淺談輸電線路中的防雷保護 27九、結(jié)論 31十、參考文獻(xiàn)........................................................................................................31輸電線路的防雷設(shè)計摘要近年來，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展，雷擊引起輸電線路跳閘故障也逐年增多，嚴(yán)生影響線路設(shè)備安全運行。從輸電工程伊始，架空輸電線路的雷擊跳閘一直是困擾安全供電的一個難題，雷害事故幾乎占線路全部跳閘事故的 13或更多。因此，尋求更有效的線路防雷保護措施，一直是世界各國電力工作者關(guān)注的課題。為了減少輸電電路的雷擊故障，近年來，我們采取了多種防雷措施，如降低桿塔接地電阻，提高線路絕緣水平，采用負(fù)角保護，架設(shè)耦合地線，安裝線路避雷器等，這對維護好備單位的輸電線路起到了一定的作用。本文從分析我國輸電線路雷擊跳閘事故的經(jīng)驗和有關(guān)研究入手，重點討論了線路雷擊次數(shù)、雷電流幅值概率、線路常規(guī)防雷保護措施的效果，以及近年來涌現(xiàn)的線路防雷用金屬氧化物避雷器卓越的保護性能等有關(guān)問題，并對線路避雷器的應(yīng)用提出了建議，供有關(guān)部門參考。一、前言隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，輸電線路覆蓋面不斷擴大，超高壓輸電線路的延伸，因雷擊輸電線路而引起的跳閘事故日益增多，據(jù)國內(nèi)外輸電線路故障在近十幾年來的分類統(tǒng)計表明，由于雷擊引起輸電線路的跳閘次數(shù)占輸電線路總故障跳閘次數(shù)的 50%—70%，尤其是在多雷，土壤，電阻率高，地形復(fù)雜地區(qū)的輸電線路雷擊事故率更高，這將給社會帶來世大的經(jīng)濟損失。二、輸電線路雷電的原因及危害的種類雷電的產(chǎn)生雷電是自然界中一種常見的放電現(xiàn)象。 關(guān)于雷電的產(chǎn)生有多種解釋理論，通常我們認(rèn)為由于大氣中熱空氣上升，與高空冷空氣產(chǎn)生摩擦，從而形成了帶有正負(fù)電荷的小水滴。當(dāng)正負(fù)電荷累積達(dá)到一定的電荷值時，會在帶有不同極性的云團之間以及動云團對地之間形成強大的電場，從而產(chǎn)生云團對云團和云團對地的放電過程，這就是通常所說的內(nèi)電和響雷。具體來說，冰晶的摩擦、雨滴的破碎、水滴的凍結(jié)、云體的碰撞等均可使云粒子起電。一般云的頂部帶正電，底部帶負(fù)電，兩種極性不同的電荷公使云的內(nèi)部或云與地之間形成強電聲場，瞬間劇烈放電爆發(fā)出強大的電火花，也就是我們看到的閃電。在閃電通道中，電極強，溫度可驟升至2萬攝氏度，氣壓突增，空氣劇烈膨脹，人們便會聽到爆炸似的聲波振蕩，這就是雷聲。雷電危害的種類雷擊的危害主要有三方面：第一是直擊雷。是指雷云對大地某點發(fā)生的強烈放電。它可以直接擊中設(shè)備，雷電擊中架空線，如電力線，電話線等。雷電流登便沿著導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，從而造成損壞。第二是感應(yīng)雷。它可分為靜電感應(yīng)及電磁感應(yīng)。當(dāng)帶電雷云（一般帶負(fù)電）出現(xiàn)在導(dǎo)線上空時，由于靜電感應(yīng)作用，導(dǎo)線上束縛了大量的相反電荷。一旦雷云對某目標(biāo)放電，雷云上的負(fù)電荷便瞬間消失，此時導(dǎo)線上的大旦正電荷依然存在，并以雷電波的形式沿著導(dǎo)線經(jīng)設(shè)備入地，引起設(shè)備損壞。當(dāng)雷電流沿著導(dǎo)體流入大地時，由于頻率高，強度大，在導(dǎo)體的附近便產(chǎn)生很強的交變電磁場，如果設(shè)備在這個場中，便會感應(yīng)出很高的電壓，以致?lián)p壞。對于靈敏的電子設(shè)備，尤需注意。第三是地電位提高。當(dāng) 10KA的雷電流通過下導(dǎo)體入地時，我們假設(shè)接地電阻為 10Ω，根據(jù)歐姆定律，我們可知在入地點 A處電壓為 100KV。因A點與B、C、D點相連，所以這幾點電壓都為 100KV。而E點接地，其電壓為 0，設(shè)備的 D點與E點間有 100KV的電壓差，足以將設(shè)備損壞。據(jù)有差統(tǒng)計表明：直擊雷的損壞僅占 15%，感應(yīng)雷與地電位提高的損壞占 85%。目前，直擊雷造成的災(zāi)害已明顯減少，而隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展，感應(yīng)雷和雷電波侵入造成的危害卻大大增加。一般建筑物上的避雷針只能預(yù)防直擊雷，而強大的電磁場產(chǎn)生的感應(yīng)雷和脈沖電壓卻能潛入室內(nèi)危及電視、電話及聯(lián)網(wǎng)微機等弱電設(shè)備。三、線路防雷的主要措施在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，雖然人類不可能完全控制暴烈的雷電，但是經(jīng)過長期的摸索與實踐，已積累起很多有關(guān)防雷的知識和經(jīng)驗，形成一系列對防雷行之有效的方法和技術(shù)。接閃接閃就是讓在一下范圍內(nèi)出現(xiàn)的閃電能量按照人們設(shè)計的通道泄入到大地中去。把一定保護范圍的內(nèi)電放電捕獲到，納入預(yù)先設(shè)計的對地泄入的合理途徑之中。避雷針是一種主動式接閃裝置，其功能就是把閃電電流引導(dǎo)入大地。避雷線和避雷帶是在避雷針基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。采用避雷針是最首要、最基本的防雷措施。接地接地就是讓已經(jīng)納入防雷系統(tǒng)的閃電能量泄放入大地、良好的接地才能有效地降低引下線上的電壓，避免發(fā)生發(fā)擊。過去有些規(guī)范要求電子設(shè)備單獨接地，目的是防止電網(wǎng)中雜散電流或暫態(tài)電流干擾設(shè)備的正常工作。接地是防雷系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能發(fā)揮出來。防雷勢頭地是防雷設(shè)施安裝驗收規(guī)范中最基本的安全要求。均壓連接接閃裝置在捕獲雷電時，引下線立即升至高電位，會對防雷系統(tǒng)周圍的尚處于地電位的導(dǎo)體產(chǎn)生旁側(cè)閃絡(luò)，并使其電位升高，進(jìn)而對人員和設(shè)備構(gòu)成危害。為了減少這種閃絡(luò)危險，最簡單的辦法是采用均壓環(huán)，將處于地電位的導(dǎo)體等電位連接起來，一直到接地裝置。金屬設(shè)施、電氣裝置和電子設(shè)備，如果其與防雷系統(tǒng)的導(dǎo)體，特別是接閃裝置的距離達(dá)不到規(guī)定的安全要求時，則應(yīng)該用較粗的導(dǎo)線把它們與防雷系統(tǒng)進(jìn)行等電位連接。這樣在閃電電流通過時，所有設(shè)施立即形成一個“等電位島”，保證導(dǎo)部件之間不產(chǎn)生有害的電位差，不發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)放電。完善的等電位連接還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產(chǎn)生的反擊。分流分流就是在一切從室外來的導(dǎo)線與接地線之間并聯(lián)一種適當(dāng)?shù)谋芾灼?。?dāng)直接雷或感應(yīng)雷在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿著這些導(dǎo)線進(jìn)入室內(nèi)或設(shè)務(wù)時，避雷器的電阻突然降到低值，近于短路狀態(tài)，將閃電電流分流入地。分流是現(xiàn)代防雷技術(shù)中迅猛發(fā)展的重點，是防護各種電氣電子設(shè)備的關(guān)鍵措施。由于雷電流在分流之后，仍會有少部分沿導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，這對于不耐高壓的微電子設(shè)備來說仍是很危險的，所以對于這類設(shè)備在導(dǎo)線進(jìn)入機殼前應(yīng)進(jìn)行多級分流。采用分流這一防雷措施時，應(yīng)特別注意避雷器性能參數(shù)的選擇，因為附加設(shè)施的安裝或多或少地會影響系統(tǒng)的性能。屏蔽屏蔽就是用金屬網(wǎng)、箔、殼、管等導(dǎo)體把需要保護的對象包圍起來，阻隔閃電的脈沖電磁場從空間入侵的通道。屏蔽是防止雷電電磁脈沖輻射對電子設(shè)備影響的最有效方法。四、與線路雷電性能有關(guān)的參數(shù)和線路耐雷水平的計算方法雷電流幅值累積概率分布1979年我國標(biāo)準(zhǔn) [1] 就線路防雷計算的基本參數(shù)雷電流幅值累積概率分布給出了計算式。該式是基于我國各地實測的 1205個雷電流數(shù)據(jù)整理出來的。限于當(dāng)時條件，其絕大多數(shù)雷電流數(shù)據(jù)是利用磁鋼記錄器由多塔電流相加而得，但實際上各塔雷電流峰值并非在同一時刻出現(xiàn)，這就使得相加結(jié)果明顯偏大。我國 220KV新杭線經(jīng) 20多年的現(xiàn)場實測獲得了非常寶貴的數(shù)據(jù) [2]。由106個雷擊塔頂?shù)睦纂娏鞣禍y試數(shù)據(jù)推出的概率分布公式為lgP

1

=-I87.6

(1)式中，

I

為雷電流，

kA;P

1為雷電流超過

I的累積概率。參照上式,1997年的標(biāo)準(zhǔn)[3]采用以下公式作為我國雷電流幅值概率分布的計算公式：lgP1=-I88(2)對除陜南以外的西北地區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)的部分地區(qū)（這類地區(qū)的平均年雷暴日數(shù)一般在 20及以下）的雷電流幅值的累積概率分布公式， 參照以前標(biāo)準(zhǔn)的處理方法：在式（ 2）的基礎(chǔ)上，對等概率的雷電流值減半。用圖可以表示國外發(fā)表的雷電流概率數(shù)據(jù)曲線。圖中，畫曲線表示ANDERSON-ERIKSSON的對數(shù)正態(tài)分布[4]，曲線為IEEE《輸電線路雷電性能工作組報告》推薦曲線[5]，曲線1為對應(yīng)本文式（2）的曲線。由圖可見，當(dāng)雷電流在 50KA以下時，曲線 1與曲線 3的差異較大；在 50KA以上時則三條曲線相當(dāng)接近。由于我國雷電流數(shù)據(jù)直接取自線路桿塔塔頂上測雷專用小避雷針，因而數(shù)據(jù)是相當(dāng)可信的。1．1地面落雷密度和線路收集雷擊寬度以前的標(biāo)準(zhǔn)中，對地落雷密度 r（即每 km2每個雷暴日 D平均雷擊地面的次數(shù)）取為0.015km22D[1]。近年來我國一些單位的雷電定位系統(tǒng)（LLS）的測量表明，多數(shù)情況下r=0.09～0.1。在國外最小值為0.06。實際上，r值與年平均雷暴日數(shù)Td有關(guān)[6]。一般來說，若Td變大，則r也隨之變大。由于我國幅員遼闊，Td的變化很大，如西北格爾木的Td僅為0.3，而海南省的澄邁高達(dá)133。因此，在標(biāo)準(zhǔn)中仍取用同一r值是不妥當(dāng)?shù)?。?jīng)過對我國35～220KV共9400km2a架空線雷害事故統(tǒng)計得出的Td和r之間的非線性關(guān)系[6]進(jìn)行比較（參見圖2），本文認(rèn)為采用國際大電網(wǎng)會議33委員會推薦的計算式較為合理。該計算式為Ng=0.023Td1.3(3)式中Ng為在年平無援雷暴日為Td的條件下，每1km2大地1年的雷擊數(shù)。用圖表示圓點，是根據(jù)文獻(xiàn)[7]中的r值推算出的相應(yīng)的Ng可見它們與按式（3）計算出的結(jié)果相當(dāng)接近。線路每年受雷擊次數(shù)取決于 Ng和線路收集雷擊的等值面積。 等值面積取決于線路長度和線路收集雷擊的等值寬度

W。W

一般可用下式描述：W=b+K

hhb

(4)式中，

b為避雷線間寬度，

m;Kh為系數(shù)，一般取

2～4；。我國以前的標(biāo)準(zhǔn)沿襲前蘇聯(lián)的規(guī)定，取

b=0

和

Kh=10。該值與模擬試驗和直擊雷保護的運行經(jīng)驗相比，似乎偏大。從原理及其，與運行經(jīng)驗的對照關(guān)系考慮，本文推薦采用 IEEE《輸電線路雷電性能工作組報告》使用的線路收集雷擊寬度公式[5]，即W=b+4hb1.09(5)該式經(jīng)與根據(jù)我國110KV平原單桿線路4683km2a雷擊跳閘次數(shù)的運行經(jīng)驗數(shù)據(jù)[7]反推出的線路收集雷擊寬度確定的Kh（變動于3.00～3.52）比較，表明式（5）是可用的。1．2有避雷線線路雷擊塔頂時線路絕緣上所受電壓的計算方法以前的標(biāo)準(zhǔn)：對雷擊有避雷線線路桿塔塔頂時，絕緣上所愛的最大雷電過電壓按下式計算：Uj=(Utd+Ug)(1-K)

(6)式中，

Uj

為絕緣上受到的最大電壓；

Utd

為桿塔頂部電壓最大值；

Ug

為導(dǎo)線上感應(yīng)過電壓最大值； K為導(dǎo)線與避雷線之間考慮避雷線電暈的耦合系數(shù)。式（6）中有兩點值得注意：其一，絕緣子串懸掛于桿塔橫擔(dān)處，所以絕緣子串的反擊電壓應(yīng)取橫擔(dān)處的桿塔電壓，而不應(yīng)取塔頂入電壓；其二，避雷線對導(dǎo)線上與反擊電壓異號的感應(yīng)過電壓的屏蔽作用應(yīng)采用 Ug（1-k0hbhd計算式中

hd為導(dǎo)線平均高度；

K0為導(dǎo)線與避雷線之間的幾何耦合系數(shù)）

。由此，式（

6）宜修改為Uj=Utd（haht-k）+Ug（1-haht-k0）

(7)式中，

ht為塔桿高度。據(jù)此，可計算出線路的耐雷水平等指標(biāo)。式（

7）已被新標(biāo)準(zhǔn) [3]采用。1．3線路雷擊跳閘次數(shù)的計算結(jié)果與討論除上述各點外，以前的標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于輸電線路雷擊跳閘率計算的其他參數(shù)（如繞擊率 Pa、建弧率η、擊桿率 g等）在新標(biāo)準(zhǔn) [3]中均未作變化。雷電流波頭長度也仍為 2.6μs（該值與文獻(xiàn) [5]推薦的 2.5μs斜角波頭極為接近）。按式（7）計算出的我國 110～500KV線路耐雷水平和雷擊跳閘次數(shù)的結(jié)果與運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)已在文獻(xiàn) [8]中發(fā)表。從其基本勢頭近的結(jié)果可以看出， 按本文提出的線路絕緣所受最大電壓計算方法、所取的雷電參數(shù)（雷電流幅值累積概率分布、對地落雷次數(shù)和線路雷擊次數(shù)等）以及線路雷擊跳閘次數(shù)計算方法計算出的跳閘次數(shù)與運行經(jīng)驗統(tǒng)計值基本相當(dāng)。這說明本文的計算方法是合理、可用的。線路常規(guī)的防雷保護措施與效果當(dāng)前，線路的常規(guī)防雷保護措施主要是通過架設(shè)避雷線，以減少雷電直擊導(dǎo)線的概率；另一方面則是盡可能的提高耐雷水平，以減少雷電擊中桿塔或避雷線時反擊至導(dǎo)線的概率。對于前者，主要是采用雙避雷線以獲得較小的保護角。在山區(qū)，由于地形的影響即使是0°的保護角，也難免出現(xiàn)雷繞擊導(dǎo)線的情況[9]。而對于后者，實際可能采用的措施是盡量減少桿塔的接地電阻、架設(shè)耦合地線、對于同塔雙回線線路適當(dāng)?shù)夭捎貌黄胶饨^緣技術(shù)以減少雙回線同時雷擊跳閘的概率等?，F(xiàn)主要就減少反擊的措施討論如下：1．4降低桿塔接地電阻的防雷效果分析當(dāng)桿塔型式、尺寸和絕緣子型式、數(shù)量確定后，影響線路反擊耐雷水平的主要因素則是桿塔接地電阻的阻值?，F(xiàn)將按1997年電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確率 [3]中的110～500KV線路的標(biāo)塔尺寸和絕緣子的 50%雷沖擊絕緣水平，針對不同的桿塔接地電阻沖擊值計算出的各自的耐雷水平列入表 1。表1 110-500KV 線路耐雷水平與桿塔接地電阻的關(guān)系系110220500統(tǒng)標(biāo)稱電壓KV接715305071530507153050地電阻Ω耐63.440.724.315.8110.275.747.732176.7125.481.255.2雷水平kV11934.552.966.15.613.828.743.30.983.811.923.6P%相1.01.83.53.512.55.17.713.912.124.1對危險因數(shù)由表1可見，各種電壓等級，線路耐雷水平均隨桿塔接地電阻的增加而降低。依據(jù)雷電流幅值累積概率分布的固有特點：低幅值雷電流出現(xiàn)的概率明顯大于高幅值雷電流出現(xiàn)的概率。由此可知，隨著系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的提高，桿塔接地電阻的作用將變得更加重要。表 1中引入了“相對危險因數(shù)”參數(shù)。對于備種電壓等級下的“相對危險因數(shù)” ，均以桿塔接地電阻為 7Ω時耐雷水平的相應(yīng)概率下的危險因素 1.0為參數(shù)，其他桿塔接地電阻時的相對危險因數(shù)，則由該接地電阻下相應(yīng)耐雷水平的相應(yīng)概率與接地電阻為 7Ω時耐雷水平的相應(yīng)概率之比來確定。這樣 110-500KV,50Ω時的相對危險因數(shù)分別為3.5、7.7和24.1。桿塔接地電阻對高壓直流輸電線路的也有類似的作用。隨桿塔接地電阻的增加，對于± 500KV高壓直流線路，單極反擊或雙極反擊的概率均有所增加。因雙極反擊耐雷水平一般明顯高于單極反擊耐雷水平，所以因桿塔接地電阻變大（由 7Ω增加至 30Ω時），雙極反擊的相對危險因數(shù)高達(dá) 48.8而單極反擊的相對危險因數(shù)遇為 13.0[10] 。架設(shè)耦合地線的防雷效果對運行中查明經(jīng)常發(fā)生選擇性雷擊的桿塔或線段，我國運行部門曾對110KV和220KV有避雷線線路采用過加裝耦合地線的作法。耦合地線的作用主要有兩個：一是增大避雷線與導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)，從而養(yǎng)活絕緣子串兩端電壓的反擊和感應(yīng)電壓的分量；二是增大雷擊塔頂時向相鄰桿塔分流的雷電流。裝設(shè)氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器是現(xiàn)代避雷器第三代產(chǎn)品，是世界公認(rèn)的當(dāng)代最先進(jìn)防雷電器，在我國為 20世紀(jì)80年代引進(jìn)日本生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)的新產(chǎn)品。其結(jié)構(gòu)為將若干片 ZnO閥片壓緊封在避雷器瓷套內(nèi)。 ZnO閥片具有非常優(yōu)異的非線性特性，在較訓(xùn)電壓下電阻很小很小，可以泄放大量雷電流殘壓很低，在電網(wǎng)運行電壓下電阻很大很大，泄漏電流只有50～150μA,電流忒小可視為無工頻續(xù)流，這就是可以作成無間隙氧化鋅避雷器的原因，它對雷電陡波和雷電幅值同樣有限壓作用，防雷保護功能完全是其突出優(yōu)點。在我國先生產(chǎn)使用的正是無間孫氧化鋅避雷器，運行實踐表明，它有損壞爆炸率高，使用壽命短等缺點，究其原因，暫態(tài)過電壓承受能力差是其致命弱點。而串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器仍有無間隙氧化鋅避雷器的保護性能優(yōu)點，同時有暫態(tài)地電壓承受能力強的特點，是一種理想地?fù)P長避短產(chǎn)品，結(jié)合國性在3～35KV系統(tǒng)串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器才是當(dāng)代最先進(jìn)防雷電器。根據(jù)作原理的不同，目前在輸電線路上普遍采用的防雷技術(shù)主要有以下幾種A、采用架空地線。這種方法造價高，效果好，目前 110KV及以上線路及35KV線路的進(jìn)線段采用較多。但是由于線路設(shè)計時未進(jìn)行保護角校驗，目前渝東南線路的地線保護角普遍偏大，影響了防護效果。B、加裝氧化鋅避雷器，這種方法造價高，效果最好，可以防止各種過電壓，但避雷器本身需要定期檢查試驗，運行成本較高，對于交通不便的地主不適宜，一般用于 35KV線路。C、加裝消雷器。它主要是利用雷云與地面之間的電場能量、本身的特殊構(gòu)造形式及安裝桿塔的高度，使消雷針產(chǎn)生一定數(shù)量的荷電粒子，對雷云下方電場發(fā)生作用，由于電暈的效應(yīng)，使消雷器周圍電場均勻，從而減少輸電線路的落雷概率，削弱雷電強度，使雷擊跳閘率和雷擊事故率下降。這種方法造價比較便宜，安裝后幾乎不需要維護。因?qū)嶋H安裝使用后，發(fā)生多次裝有消雷器的桿塔直接被雷擊的情況， 故其效果還有待考證。 消雷器用于 110KV及以上線路比較適宜。D、適當(dāng)增加線路的絕緣配置，降低建弧率。這種方法投資巨大，施工工作量也大，涉及對導(dǎo)線弧垂的調(diào)整。E、加裝可控放電避雷針。 該裝置以緩慢變化的小電流上行雷閃放電形式泄放雷云電荷，從而避免強烈的下行雷閃放電。這種方法造價比較便宜，使用效果好，但對大檔距一路保護范圍不足。架設(shè)耦合地線的防雷效果對運行中查明經(jīng)常發(fā)生選擇性雷擊的桿塔或線段，我國運行部門曾對110KV和220KV有避雷線線路采用過加裝耦合地線的作法。表2 幾條有耦合線線路的雷電性能比較對有耦合比線與無線架耦合線跳閘率架耦合線前運跳閘率耦合線線路名段行km2a100km2a后運行100kmkm2a的跳閘總2a長率對比nenKM220KV廣東(1961.01～(1964.01某86.1969.05;19712.49～①線.08～1972.09)31.160.4552Td=82）1972.09)681 45220KV華東（1965．0(1960.09～1～49.4.012.570.64某一回線1964.12)19921972.09）（Td=60）388110KV福建(1960.03～(1965～某線296.41972.09)13.47②1972.09)2190.54（Td=70）14注：①若無耦合線期間扣去線睡運行初期（1961.01～1963.12），則為419km2a，nen=0.44。②若無耦合線期間只計 1965～1972年，則為82.8km2a，n=9.7，nen=0.40。耦合地線的作用主要有兩個：一是增大避雷線與導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)，從而減少絕緣子串兩端電壓的反擊電壓和感應(yīng)電壓的分量；二是增大雷擊塔頂時向相鄰桿塔分流的雷電流?，F(xiàn)從運行經(jīng)驗來觀察其防雷效果。表 2為我國部分有耦合地線線路的運行結(jié)果匯總 [11] 。將上述3條線路平均， nen=0.54或ne=1.84：1。即架耦合線后，跳閘率降低46%。此外，澳大利亞在一條幾百 km長的330KV線路上，全線架設(shè)了耦合線，在一條雙回路 330KV線路上也架設(shè)一根耦合線來提高耐雷性（ 1968年國孫大電網(wǎng)會議報告第 33-04 號）。意大利的文獻(xiàn)也認(rèn)為架設(shè)耦合線是有效的。同桿雙回線路不平衡絕緣的防雷效果同桿雙回線路因線路走廊占地少，近年來有一定發(fā)展。但因?qū)Ь€垂直排列，相塔較高，線路反擊耐雷水平一般比同電壓等級、導(dǎo)線水平排列的線路要低。國內(nèi)外此種線路的運行經(jīng)驗表明，會產(chǎn)生同塔雙回線路的絕緣子相繼反擊的現(xiàn)象，從而造成雙回路同時跳閘。日本曾在這種線路上采用過不平衡絕緣技術(shù)（一回線路絕緣較正常的另一回降低20%～30%）。但運行經(jīng)驗表明，此種作法效果不大。我們曾就另一種不平衡絕緣技術(shù)（一回線路比正常絕緣的另一回線路增加部分絕緣），對某110KV同桿雙回線路，應(yīng)用自編程序進(jìn)行過研究。 該110KV同桿雙回線路原均采用 110KV合成絕緣子。對不平衡絕緣的作法是，在某一回線上每相再加 2片玻璃絕緣子（ LXP-70）。，根據(jù)實測的線路絕緣雷電沖擊放電電壓，對 ZGU1-15型塔采用不平衡絕緣后線路的雷擊反擊閃絡(luò)概率進(jìn)行了統(tǒng)計計算給出山了如表 3所示的具體結(jié)果。表3 雷擊塔頂時線路絕緣閃絡(luò)概率沖擊接地 平衡絕緣 不平衡絕緣 絕緣效果電阻Ω[（2）（1）第1回第2回第1回第2回）]（17 0.20 0.14 0.20 0.019 -86.415 0.33 0.27 0.33 0.066 -75.630 0.48 0.42 0.48 0.11 -73.8注：*兩回線路絕緣子 50%雷電放電電壓相差 24%。上述結(jié)果表明，不平衡絕緣方式下雙回線路同時閃絡(luò)的概率較目前平衡絕緣方式下有降低。桿塔接地電阻越少，效果越大。研究結(jié)果顯示，在同桿雙回線路的一回線路上增加絕緣子，確實可使雙回線路同時跳閘的概率降低，但無法完全消除同時跳閘事故。線路避雷器的防協(xié)保護效果及其應(yīng)用的若干建議運行經(jīng)驗表明，防止輸電線路雷擊閃絡(luò)的常規(guī)措施效果是有限的。然而在應(yīng)用了線路金屬氧化物避雷器后，卻出現(xiàn)了重要的變化。國內(nèi)外工程實踐表明，線路防雷用金屬氧化物避雷器無論在防止雷直擊導(dǎo)線方面還是在雷擊塔頂或避雷線時的反擊方面都是非常有效的。1980年美國AEP和GE公司開始開發(fā)線路防雷用MOA。75支138KV避雷器于1982年開始在桿塔接地電阻一般為110Ω(最大的194Ω)的25個桿塔上試運行。取得了在這瞟桿塔上從未出現(xiàn)過的防國擊閃絡(luò)的良好效果[12]，[13]。在日本，1986年開發(fā)出帶串聯(lián)間隙的線路MOA。1988年275KV合成絕緣子線路MOA也已在雙回線路上運行。為防止同桿雙回500KV線路的雙回路線同時雷擊閃絡(luò)，從1990年開始500KV線路MOA安裝在雙回線路的某一回線上運行。據(jù)統(tǒng)計，截止到1993年，在66、77、275和500KV線路上運和的線路MOA已達(dá)

30000

支,

且均取得良好的效果。日本在分析

77KV線路各種防雷措施的效果時指出[14]便跳閘次數(shù)分別降至可消除雷擊跳閘事故。

：增加絕緣、架設(shè)耦合地線和減少桿塔接地電阻，只能62%、56%和45%。但安裝了線路金屬氧化物避雷器后則我國江蘇

220KV諫奉線

[15]

在長江大跨越段在跨越塔

2基、耐張塔

2基，總長 2.338km。原為單回路，改成雙回路后，頂端原兩根避雷線改為運行的相線，成為無避雷線的雙回路跨江段。 1989年5月到1996年11月，在2基高塔頂上兩相導(dǎo)線與橫擔(dān)之間安裝了 MOA（具有0.5m串聯(lián)空氣間隙）。其間，所裝4支MOA共動作6相次，線路均未發(fā)生閃絡(luò)， 開創(chuàng)了我國長江流域 220KV線路無避雷線運行的先河。我院曾對 110、220KV有避雷線線路應(yīng)用線路避雷器的防雷效果進(jìn)行過計算研究[16]。未安裝線路避雷器時220KV線路反擊耐雷水平僅為32KA(桿塔接受能力電阻50Ω)。有線路避雷器時為350KA以上。如以前者相應(yīng)概率下的相對危驗因數(shù)為1.0，則后者比0.0001還要小，即根本不會發(fā)生閃絡(luò)。為了充分利用有限的資金獲得較好的效益，根據(jù)線路雷擊特點，建議線路避雷器優(yōu)先安裝在下列桿塔：山區(qū)線路易擊段易擊點[9]的桿塔；山區(qū)線路桿塔接地電阻超過100Ω且發(fā)生過閃絡(luò)的桿塔；水電站升壓站出中線路路接地電阻大的桿塔；大跨越高桿塔；多雷區(qū)雙回路線路易擊段易擊點的一回線路。小總結(jié)1）根據(jù)對我國不同年平均雷暴日地區(qū)輸電線路雷擊跳閘情況的分析，并參照國外的研究成果，可以認(rèn)為：地面落雷密度 r與年平均雷暴日數(shù) Td呈非線性關(guān)系；線路因地形地貌影響呈現(xiàn)出明顯的選擇性，會形成易擊段易擊點。因此，地于 Td較高地區(qū)的線路以及頻發(fā)雷擊閃絡(luò)線路上的易擊段易擊點，采取有效的防雷保護措施是非常必要的。2）輸電線路常規(guī)的防雷保護措施僅能部分的減少線路雷擊跳閘次數(shù)，為大幅度降低或消除線路雷害事故，必須采取更有效的新措施。3）線路防雷用金屬氧化物避雷器可以防止雷直擊導(dǎo)線或雷擊塔頂、避雷線后絕緣子的沖擊閃絡(luò)，從而可以根本上消除線路雷擊跳閘。4）為充分利用有限資金以求得最佳效益，應(yīng)根據(jù)運行經(jīng)驗，為爭較準(zhǔn)確的選擇線路防雷避雷器的安裝地點。五．輸電線路防雷改造方案1、改造原則結(jié)合上述的線路實際情況和各種防雷措施的特點，渝東南輸電線路目前的防雷改進(jìn)措施應(yīng)該以安裝避雷器和可控放電避雷針為主，原因如下：1）、避雷器雖造價較高，但保護效果好，桿塔、導(dǎo)線被雷擊時，能迅速運作，適用于大檔距線路段，能有效的彌補可控放電避雷針保護范圍不足的盲點。2）、可控放電避雷針造價較避雷器低，保護效果好，維護工作量小。但其保護范圍有限，適用于檔距小線路段?？煽胤烹姳芾揍槍拥仉娮璧囊蟊容^寬松，一般10歐姆以下即可，對于土壤電阻率高的地方，可以放寬到歐姆。3）、可控放電避雷針安裝完成以后不需要定期維護，針對渝東南交通不便的實際情況具有重要意義，可以大大減輕巡視人員的工作量。4）、根據(jù)運行經(jīng)驗，消雷器的防雷能力存在一定問題，故需對已加裝消雷器的部分桿塔進(jìn)行改造。2．結(jié)論和建議國內(nèi)外理論研究和我單位3年來初步的運行經(jīng)驗表明，線路避雷器對提高線路耐雷水平，防止雷擊導(dǎo)線或雷擊桿塔，避雷器引起的反擊閃絡(luò)，降低線路雷擊跳閘率都有一定效果，因此可結(jié)合輸電線路的重要程度，在有條件的情況下開展線路避雷器的布點安裝點工作。在多雷區(qū)，輸電線路因雷擊引起跳閘的機率越平越高，線路用氧化鋅避雷器的應(yīng)用量大面廣，價格成本問題比較突出，其技術(shù)經(jīng)濟比較仍需大量的運行經(jīng)驗來驗證。線路避雷器的應(yīng)用仍有許多技術(shù)性問題沿需解決，需積極積累線路運行經(jīng)驗，做好線路防雷基礎(chǔ)統(tǒng)計工作，充分利用目前市公司已經(jīng)完善的雷電定位系統(tǒng)，解決易擊段，易擊桿和安裝相別的選擇，桿塔接地電阻，地形等因素對防雷效果的影響關(guān)系等問題，同時宜配合理論計算分析和校核以達(dá)到較好的運行效果。及時跟蹤和總結(jié)線路避雷器運行經(jīng)驗，以使得這項線路防雷新技術(shù)得以有效應(yīng)用。線路避雷器尚需規(guī)范和完善技術(shù)條件和有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，解決其選型，通流容量，安裝方式和運行維修，提高其可靠性，同時不斷積累應(yīng)用線路避雷器防雷工作方面的運和經(jīng)驗。在推廣應(yīng)用輸電線路用氧化鋅避雷器的同時，降低線路避雷線保護角和桿塔接地電阻，改善接地系統(tǒng)等常規(guī)線路防雷措施仍不能放松。六．山區(qū)輸電線路防雷綜合措施研究及實施方案1、概述1．1項目背景黃山電網(wǎng)處于安徽電網(wǎng)末端的皖南山區(qū)，山巒起伏、地形劇變、峰高谷深，現(xiàn)有的 35-220KV線路長度達(dá) 650余km、桿塔 2022基，約85%均分布在山區(qū)。線路末端，主電源線路為兩條 220KV寧萬2895、2896線有110KV陳太484、績金916線路，黃山市作業(yè)國際性的旅游都市，每年政治保電、接待任務(wù)繁重，其特殊性對黃山電網(wǎng)的安全運行提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。而地處皖南的黃山電網(wǎng)，線路雷擊跳閘是整個電網(wǎng)跳閘的重要原因，經(jīng)常占到跳閘總數(shù)的80-90%。且由于線路大多處于高山大嶺，降低雷擊跳部率對于日常線路設(shè)備的運行維護人員來說將大大降低勞動強度，回此如何有效防止雷擊故障的發(fā)生，對防雷措施進(jìn)行綜合研究，盡量降低雷擊跳閘率，其效益是不僅僅用金錢來衡量的。山區(qū)線路防雷綜合措施主要分成三個方面，它們是：安裝線路避雷器、桿塔接地電網(wǎng)改造和安裝可控放電避雷針。這些措施將從防止直擊雷跳閘、反擊雷跳閘兩個方面對線路防雷起到綜合作用。1．2行業(yè)現(xiàn)狀目前輸電線路本身的防雷措施主要依靠架設(shè)在桿塔頂端的架空地線，其運行維護工作中主要是對桿恭聽妝地電阻的檢測及改造。由于其防雷措施的單一性，無法在到防雷要求。而以前所扒行的安裝耦合地線、增強線路絕緣水平的防雷措施，受到一定的條件限制而無法得到有效實施，如通常采用增加絕緣子片數(shù)或更換為大爬距的合成絕緣子的方法來提高線路絕緣，對防止雷擊葆面反擊過電壓效果較好，但對于防止繞擊則效果較差，且增加絕緣子片數(shù)受桿塔頭部絕緣間隙及導(dǎo)線對地安全距離的限制，因此線路絕緣的增強也是有限的。而安裝耦合地線則一般適用于丘陵或山區(qū)跨越檔，可以對導(dǎo)線起到有效的屏蔽保護作用，用等擊距原理也就是降低了導(dǎo)線的暴露弧段。但其受桿塔強度、對地安全距離、交叉跨越及線路下方的交通運輸?shù)纫蛩氐挠绊懀虼思茉O(shè)耦合地線對于舊線路不易實施。因此研究不受條件限制的線路防雷措施就顯得十分重要，將安裝線路避雷器、降低桿塔接地電阻、安裝可控放電避雷針進(jìn)行綜合分析運用，從它們對防正點雷形式的針對性出發(fā)，真正做到切實可行而雙能收到實際效果。1．3項目目標(biāo)通過進(jìn)行安裝線路避雷器、降低桿勞動保護用品接地電阻、按裝可控放電避雷針三種措施的綜合運用，有效降低線路跳閘率。從而大大提高黃山電網(wǎng)的安全可撫順運行水平，確保城市旅游業(yè)及工農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)生活用電。1．3．1雷擊跳閘分析高壓送電線路遭受雷擊的事故主要與四個因素有關(guān)：線路絕緣子的50%放電電壓；有無架空地線；雷電流強度；桿塔的接地電阻。高壓送電線路各種防雷措施都有其針對性，因此，在進(jìn)行高壓送電線路設(shè)計時，我們選擇防雷方式首先要明確高壓送電線路遭雷擊跳閘原因。1） 高壓送電線路繞擊成因分析根據(jù)高壓送電線路的運行經(jīng)驗、現(xiàn)場實測和模擬試驗均證明，雷電繞擊率與避雷線對邊導(dǎo)線的保護角、桿塔高度以及高壓送電線路經(jīng)過的地形、地貌和地質(zhì)條件有關(guān)。山區(qū)高壓送電線路的繞擊率約為平地高壓送電線路的 3倍。山區(qū)設(shè)計送是線路時不可避免會出現(xiàn)大跨越、大高差檔距，這是線路耐雷水平的薄弱環(huán)節(jié)；一些地區(qū)雷電活動相對強烈，使某一區(qū)段的線路較其它線路更容易遭受雷擊。2）高壓送電線路反擊成因分析雷擊桿、塔頂部或避雷線時，雷電電流流過塔體和接地體，使桿塔電位升高，同時在相導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。如果升高塔體電位和相導(dǎo)線感應(yīng)過電壓合成的電位差超過高壓送電線路絕緣閃絡(luò)電壓值，即Uj>U50%時，導(dǎo)線桿塔之間就會發(fā)生閃絡(luò)，這種閃絡(luò)就是反擊閃絡(luò)。序號 對照項目 反擊 繞擊1雷電流測量電流較?。ńY(jié)電流較大（結(jié)合電流路徑）合電流路徑）2 接地電阻 大 小單基單相或3 閃絡(luò)基數(shù)及相數(shù) 一基多相或多基多相 相臨兩基同相4 塔身高度 較高 較低5山坡及山頂?shù)匦翁攸c一般，不易繞擊易繞擊處6易繞擊的相閃絡(luò)相別耐雷水平低相（如下相）（如上相）由以上公式可以看出，降低桿塔接地電阻 Rch、提高耦合系數(shù) k、減少分流系數(shù)β、加強高壓送電線路絕緣都可以提高高壓送電線路的耐雷水平。在實際實施中，我們著重考慮降低桿塔接地電阻 Rch和提高耦合系數(shù) k的方法作為提高線路耐雷水平的主要手段。2．高壓送電線路防雷措施清楚了送電線路雷擊跳閘的發(fā)生原因，我們就可以有針對性的對送電線路所經(jīng)過的不同地段，不同地理位置的桿塔采取相應(yīng)的防雷措施。加強高壓送電線路的絕緣水平。高壓送電線路的絕緣水平與耐雷水平成正比，加強零值絕緣子的檢測，保證高壓送電線路有足夠的絕緣強度是提高線路耐雷水平的重要因素。我們在設(shè)計高壓線路時充分比較各種絕緣子的性能，分析其特性，認(rèn)為玻璃絕緣子有較好的耐電弧和不易老化的優(yōu)點，并且絕緣子本身具有自潔性能良好的零值自爆的特點。特別是玻璃是熔融體，質(zhì)地均勻，燒傷后的新表面仍是光滑的玻璃體，仍具有足夠的絕緣性能，所以設(shè)計中我們多考慮采用玻璃絕緣子。2．1線路避雷器安裝運用高壓送電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導(dǎo)線電位差超過避雷器的動作電壓時，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)。我們在雷擊跳閘較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器。線路避雷器一般有兩種：一種是無間隙型；避雷器與導(dǎo)線直接連接，它是電站型避雷器的延續(xù)，具有吸收沖擊能量可靠，無放電時延、串聯(lián)間隙在正常運行電壓和操作電壓下不動作，避雷器本體完全處于不帶電狀態(tài)，排除電氣老化問題；串聯(lián)間隙的下電極與上電極（線路導(dǎo)線）呈垂直布置，放電特性穩(wěn)定且分散性小等優(yōu)點；另一種是帶串聯(lián)間隙型，避雷器與導(dǎo)線通過空氣間隙本連接，只有在雷電流作用時才承受工頻電壓的作用，具有可靠性高、運行壽命長等優(yōu)點。一般常用的是帶串聯(lián)間隙型，由于其間隙的隔離作用，避雷本體部分（裝有電阻片的部分）基本上不承擔(dān)系統(tǒng)運行電壓，不必考慮長期運行電壓下的老化問題，且本體部分的故障不會對線路的正常運行造成隱患。線路避雷器防雷的基本原理：雷擊桿塔時，一部分雷電流通過避雷線統(tǒng)到相臨桿塔，另一部分雷電流經(jīng)桿塔流入大地，桿塔接地電阻呈暫態(tài)電阻特性，一般用沖擊接地電阻來表征。雷擊桿塔時塔頂電位迅速提高，其電位值為Ut=iRd+L.didt (1)式中，i——雷電流；Rd——沖擊接地電阻；L.didt ——暫態(tài)分量。當(dāng)塔頂電位 Ut與導(dǎo)線上的感應(yīng)電位 U1的差值超過絕緣子串 50%的放電電壓時，將發(fā)生由塔頂至導(dǎo)線的閃絡(luò)。即 Ut-U1>U50,如果考慮線路工頻電壓幅值Um的影響，則為 Ut-U1+Um>U50。因此，線路的耐雷水平與 3個重要因素有關(guān)，即線路絕緣子的 50%放電電壓、雷電電流強度和塔體的沖擊接地電阻。一般來說，線路的 50%放電電壓是一定的，雷電流強度與地理位置和大氣條件相關(guān)，不加裝避雷器時，提高輸電線路耐雷水平往往是采用降低塔體的接地電阻，在山區(qū)，降低接地電阻是非常困難的，這也是為什么輸電線路屢遭雷擊的原因。加裝線路避雷器以后，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時，雷電流的分流將發(fā)生變化，一部分雷電流從避雷線傳入相臨桿塔，一部分經(jīng)塔體入地，當(dāng)雷電流超過一定值后，避雷器動作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導(dǎo)線，傳播到相臨桿塔。 雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時， 由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用，將分別再導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。因為避雷器的分流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于從避雷線中分流的雷電流，這種分流的耦合作用將使導(dǎo)線電位提高，使導(dǎo)線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，絕緣子不會發(fā)生閃絡(luò)，因此，線路避雷器具有很好的鉗電位作用，這也是線路避雷器進(jìn)行防雷的明顯特點。鑒于上述原理，在分析黃山電網(wǎng)雷擊跳閘資料的基礎(chǔ)上，有選擇的在

110KV陳太

484線

29#，110KV苦太

911線

17#，110KV萬巖

922線

22#塔共計安裝了

9只帶串聯(lián)間隙的

YH10CX-95300型金屬氧化物避雷器，

在110KV祁

941線

2#、110KV巖金

918線

77#塔安裝了

6只無間隙的

HY10WZ-108281型金屬氧化物避雷器掛網(wǎng)同時運行。線路工區(qū)結(jié)合巡視工作。每年雷季前進(jìn)行避雷器動作情況檢查，雷季結(jié)束進(jìn)行記錄，分別是： A相動作一次、 C相動作兩次。說明避雷器對防止雷擊跳閘起到了一定的作用。但由于其費用較高，且安裝區(qū)段與歷年來的雷擊記錄點密切聯(lián)系，故綜合考慮后未進(jìn)行推廣運用。桿塔接地網(wǎng)改造降低桿塔的接地電阻。高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成反比，根據(jù)各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能的降低桿塔的接電阻，這是提高高壓送電心路耐雷水平的基礎(chǔ)，是最經(jīng)濟、有效的手段，對于土壤電阻率較高的疑難地區(qū)的線路，則應(yīng)跳出原有設(shè)計參數(shù)的框框，特別是要強化降阻手段的應(yīng)用，如增加埋設(shè)深度，延長接地極的使用，就近增加垂直接地極的運用。由于我局部分線路是七八時年代投運的老線路，桿塔接地網(wǎng)在建設(shè)時使用的材料質(zhì)量差、截面小和埋設(shè)深度不夠等原因，接地電阻值長期以來偏大，特別是經(jīng)歷了多年的運行，大部分接地體銹蝕嚴(yán)重，降低了線路的耐雷水平。因此在2002年進(jìn)行安全性評價的機會，對35-220KV線路桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行了一次普測接地電阻，并與設(shè)計資料進(jìn)行比較，分析總結(jié)進(jìn)行了 244基桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一改造。為確保改造工作方便實施，對不同的桿塔形式我們采用Q12的園鋼進(jìn)行了接地網(wǎng)統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一加工，并熱鍍鋅，避免了高山大嶺上進(jìn)行施工焊接造成工藝質(zhì)量不合格等的可能，同時也減少了野外工作量，大大降低勞動強度，加快改造速度。通地改造使桿塔地網(wǎng)的接地電阻值大幅度降低，從而使線路的耐雷水平從理論上得到大大提高。特別是一次性對110KV績金

918線路

8-77#

全線七十年代的桿塔進(jìn)行統(tǒng)一改造，

對提高該線路整體防雷水平起到了一定的作用。 該線路在改造后的 2004年至今近雷雨年度里未發(fā)生過雷擊故障。這次改造是很成功的，也說明了降低網(wǎng)接地電阻是防雷較為有效的措施。 設(shè)計接地網(wǎng)改造形式方案：利用絕緣搖表采用四極法進(jìn)行土壤電阻率的測試，以及采用智能接地電阻測試儀，直測土壤電阻率。根據(jù)測試的土壤電阻率的結(jié)果進(jìn)行比較再根據(jù)設(shè)計時所給予的接地裝置的形式，確定最終的接地體的敷設(shè)方案。有架空地線的線路桿塔的接地電阻土壤電阻100及以100以上500以上1000以上2000以上率（歐.下至500至1000至2000米）工頻接地1015202530電阻（歐）（1）接地放射線土壤電阻率在 1000歐.米以以下的桿塔：采用四根放射線不小于 27米的Q12圓鋼（熱鍍鋅）進(jìn)行敷設(shè)并焊接。土壤電阻率在1000-2000歐.米的桿塔：采用四根放射線不小于55米的Q12圓鋼（熱鍍鋅）進(jìn)行敷設(shè)并焊接。土壤電阻率在2000歐.米以上的桿塔：采用六至八根放射線不小于80米的Q12圓鋼（熱鍍鋅）進(jìn)行敷設(shè)并焊接。（2）桿塔接地裝置埋深：在 300<p<=2000歐.米的地區(qū),一般采用水平敷設(shè)的接地裝置 ,接地體埋深不得小于 0.5米:在P>200歐.米的地區(qū),可采用6-8干總長度不超過500米放射形接地體,或連續(xù)伸長接地體,放射形接地體可采用長短結(jié)合的方式,接地體埋深不得小于0.3米。3）接地電阻值不能滿足要求時，可適當(dāng)延伸接地體放射線，直至電阻值滿足要求為止，個別山區(qū)，如巖石地區(qū)，當(dāng)射線已達(dá)8根80米以上者，可不在延長。4）放射形接地體每根的最大長度，應(yīng)根據(jù)土壤電阻率確定。P(歐.米)<=500<=2000<=5000最大長度(米)4080100接地體的選擇:采用搭接方式,兩接地體搭接方式,兩接地體搭接長度不得小于78MM.防腐:焊接部位必須處理干凈再做防腐處理.為了減少相臨接地體的評比作用,水平接地體之間的接近距離不得小于5米。3、采取的措施1）對110KV巖草915線路安評中測出的接地電阻不合格的桿塔的接地電阻進(jìn)行重新測試：并測試土壤電阻率。2）對安評中查出的接地電阻不合格的桿塔接地放射線進(jìn)行開挖檢查，如只有兩根放射線，應(yīng)重新對本桿塔的未敷設(shè)放射線側(cè)進(jìn)行重新敷設(shè)，并進(jìn)行焊接。3）對檢查中發(fā)現(xiàn)已爛斷或無接地引下線的桿塔接地裝置進(jìn)行焊接，并對接地電阻重新測試，不符合規(guī)定的沖洗進(jìn)行敷設(shè)。4）對被澆灌在保護帽內(nèi)的接地引下線，采取的方式可為將引下線從保護帽內(nèi)敲出，再重新澆灌保護帽或?qū)⒁戮€鋸斷重新焊接。5）對重新敷設(shè)的接地電阻不合格的桿塔，再次使用降阻劑進(jìn)行改造。七、輸電線路防雷改進(jìn)措施的研究通過在華北電網(wǎng)雷電活動頻繁地區(qū)的壽遵 110KV線路上采用合成絕緣子外套金屬氧化無避雷器改進(jìn)防雷措施的研究。經(jīng)過試驗和實際運行，證明此改進(jìn)是成功、經(jīng)濟和有效的，雷擊跳閘次數(shù)由 1996年的7次，降為 1997年的1次，1998年的0次。電網(wǎng)中的事故以輸電線路的故障占大部分，輸電線路的故障又以雷擊跳閘占的比重較大，尤其是在山區(qū)的輸電線路中，線路故障基本上是由于雷擊跳閘引起的，根據(jù)運行記錄，架空輸電線路的供電故障一半是雷電引起的，所以防止雷擊跳閘可大大降低輸電線路的故障，進(jìn)而降低電網(wǎng)中事故的發(fā)生頻率。經(jīng)多年摸索，我國的輸電線路防雷基本形成了一系列行之有效的常規(guī)防雷方法，如降低接地電阻、架設(shè)避雷線等，但是對于一些山區(qū)線路，雷害十分頻繁，降低接地電阻又極其困難，而且費用高、工作量大，效果也受到一定的限制。由于近些年 110KV及以上電壓等級的合成絕緣外套金屬氧化物避雷器的研制成功，為解決線路的防雷提供了一種新的手段。華北電網(wǎng)內(nèi)雷電活動頻繁的兩個地區(qū)之一的承德供電局一條 110KV輸電線路，該線路經(jīng)過高山大嶺的一段桿塔，在雷雨季節(jié)經(jīng)常遭受雷擊，造成線路跳閘，為了解決這個問題，在該線路 129號—167號桿塔上共安裝了 20只合成絕緣外套金屬氧化物避雷器，經(jīng)過一年多的運行實踐和一系列的帶電監(jiān)測研究，證明這種改進(jìn)的防雷措施對于山區(qū)線路的防雷是經(jīng)濟、有效的。線路的基本情況及改造情況1.1 壽遵線路的基本情況承德地區(qū)位于燕山山脈深處，高山大嶺約占 40%，雷電活動非常頻繁，年雷電日 40日以上，每年由于雷擊而引起的故障占全年運行故障的 60%左右。壽遵 110KV線路全長 49.40KM，導(dǎo)線均無換位，平地占 13.2%，一般山地占53.1%，高山大嶺占 33.7%。壽遵線是承德地區(qū)與電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線，位置重要，該線路又是承德地區(qū)雷擊事故較多的線路之一，由于這些桿近一半在山頂山，所以雷擊點的查找以及瓷瓶串的更換困難，工作量很大。據(jù)資料介紹，雷擊是有選擇性的。 220KV新杭一回全長 119.4KM，于1960年9月28日投運，自1962年起在線路上安裝了大量的磁鋼棒進(jìn)行測量記錄，通過1962年至1988年的雷電流幅值記錄和 1961年至1994年的線路雷擊跳閘率分子指出，雷擊是有選擇性的，線路全長一半左右無雷擊記錄，多雷區(qū)和易擊點約占全線的三分之一，加強多雷區(qū)和易擊點的防雷措施能顯著降低雷擊跳閘率。所以我們決定在壽遵線 129#-167#桿塔上安裝避雷器，以降低該線路的雷擊跳閘率。壽遵線路 129—167號桿的改進(jìn)情況 接地的改善129—167號桿中接地電阻提高的桿塔有11基：129、133、134、138、139、145、154、158、162、165、167號見表1。此桿塔高山大嶺占42%，一般山地占49%，平地占9%：我們對該段的接地進(jìn)行改造，重新埋設(shè)了接地引下線，對于土壤不好的采取了換土措施，較嚴(yán)重的采取了埋設(shè)連續(xù)伸長接地體的措施，工程實施后輸電桿塔的接地電阻有了明顯的降低，如表2所示表111基桿塔接地電阻值提高的情況桿塔號地形地質(zhì)接地形式工頻電阻（歐）設(shè)計值實測值129山頂巖石J2020100133山腰風(fēng)化石J202081134山頂巖石甲32038138山頂風(fēng)化石J202055139山腰巖石J202037145半山腰風(fēng)化石甲320101154半山腰風(fēng)化石甲22041158半山腰風(fēng)化石甲32058162山頂巖石J202062165山頂巖石J2020108167 山頂 風(fēng)化石 甲3 15 35表211 基桿塔改造前后接地電阻值的比較 （歐）桿塔號實施前實施后1996-05實測1997-01實測1997-03實測1997-05實測129100111715133813.72.82.8134384.64.24.01385598-139371222161451011926201544117-2215858-101816262--501651081522101673520-141.2.2外絕緣的改善對于這一段線路中所有的零值瓷瓶進(jìn)行了更換，并且對所有的直線桿塔每相增加一片絕緣子， 改為采用 8片XP-7絕緣子。實施后的絕緣子爬電距離、泄漏比距與實施前的對照表參見表3，從表中可以明顯看到線路的絕緣水平有較大幅度的提高。表3改造前后爬距，泄比對照表桿塔號實施前實施后零值絕緣子片數(shù)片爬距CM泄比爬距CM泄比實施前實施后CM*KV-1CM*KV-112917401.5823202.11013017401.5823202.11013317401.5823202.11013420301.8423202.10013717401.5823202.11013820301.8423202.10013920301.8423202.10014214501.3123202.12014517401.5823202.10015417401.3123202.11015514501.3123202.12015820301.8423202.100162 2030 1.84 2320 2.1 0 0164 1740 1.58 2320 2.1 1 0165 1450 1.31 2320 2.1 2 0避雷器的選擇及參數(shù)的確定2.1 避雷器的選擇 選擇復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器由于常用的瓷外套，比較重，安裝不便，使用在線路上有一定的局限性，而且如果發(fā)生爆炸，它的碎片將危及附近絕緣子的運行安全，所以必須選擇一種比較合適于線路上使用的避雷器。隨著國內(nèi)硅橡膠技術(shù)的發(fā)展，近些年研制成功的復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器就是一種適合懸掛于線路桿塔上的避雷器，與傳統(tǒng)的瓷外套避雷器相比，它除去了笨重的外套，改用新型硅橡膠復(fù)合有機外套，因而它具有重量輕的優(yōu)點，甚至在復(fù)合外套避雷器損壞時能允許線路繼續(xù)運行，而其電氣特性、保護特性方面大體與瓷外套避雷器相當(dāng)。國際上，美國、日本等國已大量使用復(fù)合外套氧化鋅避雷器，在美國的公路上隨處可見運行中的配電變壓器都帶有復(fù)合外套氧化鋅避雷器，根據(jù)統(tǒng)計美國已經(jīng)有上千萬只復(fù)合外套氧化鋅避雷器在電網(wǎng)中使用，。隨著我國硅橡膠技術(shù)的發(fā)展，我國也相繼研制成功了110KV、220KV的復(fù)合外套氧化鋅避雷器，表4是北京某公司研制的110KV復(fù)合外套氧化鋅避雷器的電氣特性。表4110KV復(fù)合外套氧化鋅避雷器電氣特性 KV項目 電壓值系統(tǒng)電壓 110額定電壓 100持續(xù)運行電壓 73標(biāo)稱放電電流 10陡波沖擊電流先殘壓不大于291雷電沖擊電流下電壓不大于260操作沖擊電流下殘壓不大于221直流1MA電壓不小于145 選擇外部帶間隙的復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器懸掛在線路鐵塔上的復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器有兩種 :一種是外部帶間隙的復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器 (簡稱GMOA):另一種是外部不帶間隙的復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器 (WGMOA)。GMOA的外串間隙在線路成廠運行時能夠隔離電網(wǎng)運行電壓，保持 MOA不承受電壓，所以避雷器的額定電壓可以選的較低，而且在 MOA故障損壞時允許線路繼續(xù)運行，但是這種避雷器的保護特性較差，放電特性主要由間隙決定，其沖擊放電電壓比避雷器的殘壓要高的多。圖 5給出了北京某公司研制的 110KV等級帶串聯(lián)外間隙的避雷器的外間隙沖擊放電電壓的實驗結(jié)果。當(dāng) WGMOA懸掛在線路上運行時，其運行狀況可隨時得到監(jiān)視，且安裝方便，保護特性相對來說較好，僅決定于避雷器的殘壓。兩種避雷器使用時各有優(yōu)缺點，為了安裝方便、獲得好的保護效果，并便于監(jiān)視避雷器的運行狀況，我們決定選擇使用外部不串間隙的復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器。表5110KV 帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器的間隙特性項目間隙距離正極性負(fù)極性MMU50KVS%U50KVS%避雷器6004772.45172.0串聯(lián)6505162.15481.9外間隙7005422.16141.62.2 避雷器參數(shù)的選擇由于選擇使用了 WGMOA，避雷器長期運行在相電壓下，且線路運行條件比變電站內(nèi)的運行條件苛刻，為了避雷器運行的可靠性，將 110KV復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器的額定電壓由 110KV提高到120KV，持續(xù)運行電壓由 73KV提高到 90KV，直流1MA電壓提高到 170KV，考慮到避雷器遭直擊雷的幾率大，因而避雷器的大電流耐受水平由 65KV提高到 100KA，具體參數(shù)見表 6。表6WGMOA的參數(shù)系統(tǒng)額定持續(xù)U1MAKVU10KAKVU20KA12MS大電電壓電壓運行流耐KVKV電壓受水KV平KA110 120 90 170 308 345 600 100另外由于避雷器長期懸掛于線路上并承受相電壓的作用，避雷器的形式試驗中增加了在避雷器施加拉力試驗過程中的局部放電試驗，試驗時取110KV避雷器一支，軸向施加靜態(tài)機械負(fù)荷，施加拉力分別為 500KG，750KG在此負(fù)荷狀態(tài)下施加 1.05倍UC，測量避雷器的局部放電， 試驗的結(jié)果見表 7。表7 局部放電試驗結(jié)果軸向拉力*9.8N0500750局部放電PC4-54-54-5試驗結(jié)果表明，當(dāng)軸向機械負(fù)荷加到額定破壞負(fù)荷時，局部放電沒有變化，所以其機電性能是穩(wěn)定的，達(dá)到了設(shè)計要求。避雷器的安裝情況3.1 避雷器的交接試驗為了在安裝前了解避雷器的性能， 1996年10月29日—31日在華北電力科學(xué)研究院沙河高壓試驗大廳對北京中能瑞斯特公司的17只復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器進(jìn)行了交接試驗，試驗項目包括避雷器的絕緣電阻測試、直流試驗（直流1MA電壓的測量、75%直流1MA電壓下泄漏電流的測量）、交流試驗等。試驗結(jié)果合格。3.2 避雷器安裝位置的確定經(jīng)過考慮研究，決定在直線絕緣子串和耐張絕緣子串上安裝避雷器的方式，安裝的具體位置見圖1。考慮到在直線桿塔上避雷器暗轉(zhuǎn)個位置緊臨絕緣子串，此時絕緣子串上的電壓分布是否會影響避雷器的電位分布，繼而影響避雷器的泄漏電流，從而加速避雷器的劣化過程，縮短避雷器的使用壽命，為此在沙河試驗大廳進(jìn)行了模擬試驗，試驗的結(jié)果顯示，避雷器的這種安裝位置對于避雷器的使用壽命影響很小，也基本不會影響帶電試驗的試驗結(jié)果。考慮到桿塔的海拔高度、地形地貌以及避雷器的保護范圍，并且考慮到水平排列的三相的中間相（B相）基本上不會遭直擊雷，而三角排列的頂相由于易遭雷擊而需安裝避雷器（如 130號桿）等原則，在桿塔上裝設(shè)了復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器，具體安裝情況見表 8。表8 氧化鋅避雷器具體安裝情況桿塔號130132138140145151154157162166安裝相序 B C A、CA、CA、CA、CA、CA A、CA、C避雷器的運行狀況分析4.1 避雷器帶電試驗只避雷器在進(jìn)行交接試驗后，1996年12月在壽遵線上安裝，并于1996年12月進(jìn)行了第一次帶電試驗， 以積累避雷器帶電試驗的初始數(shù)據(jù)： 然后在雷雨季節(jié)開始后每個月進(jìn)行了帶電擦拭。從帶電測試的結(jié)構(gòu)看，避雷器運行正常。為了檢驗避雷器的性能，在雷雨季節(jié)過后，隨機抽取了兩只避雷器，然后帶電拆下進(jìn)行了試驗。試驗結(jié)果合格，也就是說避雷器在經(jīng)過一個雷雨季節(jié)的運行后，性能良好。4.2 避雷器的動作情況截止1998年6月，避雷器總共動作了 5次，其中 1997年的雷雨季節(jié)期間動作了 2次，都在 140號桿塔的 A相，1998年避雷器動作了 3次，138號桿塔A相各一次。138號桿標(biāo)高 367.2M，與139號桿檔距達(dá) 595M，易遭壘擊，140號桿標(biāo)高達(dá)464.9M，是這一段桿塔中海拔較高的桿塔，該號桿塔位于一高山大嶺頂部，易遭雷擊。避雷器五次動作，使壽遵線五次受到避雷器的保護，避免了線路五次跳閘，所以安裝避雷器的效果是明顯的。小結(jié)承德供電公司的一條110KV輸電線路-壽遵110KV線路,由于經(jīng)過高山大嶺的一段桿塔,在雷雨季節(jié)經(jīng)常遭受雷擊,造成線路跳閘,在這段桿塔降低接地電阻比較困難,且費用高工作兩大,效果也受到一定的限制.為了解決這個問題,我院與承德供電公司合作,在該線路117號、129號—167號桿塔上安裝了總共20只合成絕緣外套金屬氧化物避雷器，經(jīng)過一年多的運行時間，避雷器一共動作了5次，有效的保護了線路。這些避雷器選擇了適應(yīng)線路運行的參數(shù)，經(jīng)過帶電監(jiān)測研究，證明避雷器的性能能夠滿足在線路上運行的需要，同時經(jīng)過一個多雷雨季節(jié)的運行經(jīng)驗證明這種改進(jìn)的防雷措施對于山區(qū)線路的防雷是經(jīng)濟的、有效的。經(jīng)一年多運行證明，合成絕緣外套避雷器參數(shù)選擇正確，布置合理，能很好的保護線路，防止雷擊跳閘。在110KV線路上安裝合成絕緣外套避雷器來保護線路，這在我國尚屬首次，運行經(jīng)驗表明在線路上安裝適合線路運行的合成絕緣外套金屬氧化物避雷器來保護線路是一種經(jīng)濟的、有效的，可行的方法，是一種值得推薦的、有效的山區(qū)線路防雷方法。八、淺談輸電線路中的防雷保護近年來，輸電線路因雷擊引起的事故日益增多，對線路的安全運行造成了極大的威脅。每次因雷擊引起的事故，不但給工礦企業(yè)和人民群眾的生產(chǎn)生活造成了極大的影響，還加重了我公司相關(guān)運行部門的工作負(fù)擔(dān)，事故巡視、事故搶修等工作造成我公司人力、物力的極大浪費。為此，輸電線路的防雷保護應(yīng)成為輸電線路運行維護的重點。雷電對輸電線路的危害：輸電線路縱橫交錯，望望易受雷擊，雷擊線路時常造成絕緣子閃絡(luò)事故，而多數(shù)雷電發(fā)生時常伴有大風(fēng)大雨，沿線的樹木等倒落在線路上，導(dǎo)致倒桿斷線等事故經(jīng)常發(fā)生。如這些事故得不到及時的處理，將嚴(yán)重威脅人民群眾的生命財產(chǎn)安全。輸電線路上出現(xiàn)的大氣過電壓有兩種，一種是雷直擊于線路引起的，稱為直擊雷過電壓：另外一種是雷直擊線路附近地面，由于電磁感應(yīng)所引起的，成為感應(yīng)雷過電壓。直擊雷多為擊于塔頂及塔頂附近的避雷線，一般造成該塔一相或多相瓷瓶閃絡(luò)。直擊雷可以氛圍三種情況，即雷擊桿塔塔頂，雷擊避雷線檔距中間：壘雷繞避雷線擊于導(dǎo)線-繞擊。繞擊相應(yīng)該是迎者雷云走向的一側(cè)，有時雷電流較大，雷繞擊導(dǎo)線后雷電流沿導(dǎo)線兩側(cè)傳遞，也會造成該檔相臨的桿塔同相瓷瓶串閃絡(luò)，當(dāng)較大的雷電流繞擊在靠一側(cè)桿塔的導(dǎo)線上時，造成該塔的瓷瓶串閃絡(luò)，同時由于雷電流大，在通過桿塔入地時造成塔頂電高，同樣可以引起反擊，造成其他瓷瓶閃絡(luò)。輸電線路的防雷工作基本上經(jīng)歷了以感應(yīng)雷防護為主和以直擊類 4防護為主的兩個時期，隨著輸電電壓的提高，直擊累已轉(zhuǎn)為主要矛盾。輸電線路防雷性能的優(yōu)劣主要由耐雷水平及雷擊跳閘來衡量。雷擊線路時，線路絕緣不發(fā)生閃絡(luò)的最大電流幅值稱為耐雷水平，以 KA為單位，低于耐雷水平的雷電流擊于線路不會引起閃絡(luò)。 每100KM線路每年由雷擊引起的跳閘次數(shù)稱為雷擊跳閘率，它是衡量線路防雷性能的綜合指標(biāo)。線路雷擊跳閘分析輸電線路的感應(yīng)雷過電壓當(dāng)雷擊路附近大地時 ,由于電磁感應(yīng) ,在線路的導(dǎo)線上會產(chǎn)生感應(yīng)過電壓 .根據(jù)理論分析與實測結(jié)果 ,當(dāng)雷擊點離開線路的距離大于 65米時,導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓最大值為:Ug≈25*﹤（I1*h4）S﹥,式中Ug為雷擊大地時感應(yīng)過電壓最大值(KV),I1為雷電流幅值(KV),hd為導(dǎo)線懸掛的平均高度(M),S為雷擊點離線路的距離 (M)。由于雷擊地面時雷擊點的自然接地電阻較大，雷電流幅值一般不會超過100KA，感應(yīng)過電壓一般不超過 500KV，對35KV及以下水泥桿線路會引起一定的閃絡(luò)事故，對110KV及以上的線路，由于絕緣水平較高，一般不會引起閃絡(luò)事故。2、有避雷線輸電線路的直擊雷過電壓和耐雷水平2.1 雷擊桿塔塔頂時的過電壓和耐雷水平雷擊桿塔頂時，線路絕緣上過電壓最大值：Uj=Il(BRch+B(Lgt2.6)+hb2.6)(1-k), 式中 Il 為雷電流,B 為分流系數(shù) ,Rch為桿塔沖擊接地電阻 ,Lgt 為趕趟的電感 ,hd為桿塔高度。由此式可知，要提高耐雷水平，可以采取降低桿塔接地電阻和提高耦