【正文】 文推薦采用 IEEE《輸電線路雷電性能工作組報(bào)告》使用的線路收集雷擊寬度公式 [5]，即 W=b+ (5) 該式經(jīng)與根據(jù)我國(guó) 110KV 平原單桿線路 4683km178。 a 雷擊跳閘次數(shù)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) [7]反推出的線路收集雷擊寬度確定的 Kh（變動(dòng)于 ～ ）比較，表明式（ 5）是可用的。 1． 2 有避雷線線路雷擊塔頂時(shí)線路絕緣上所受電壓 的計(jì)算方法 以前的標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)雷擊有避雷線線路桿塔塔頂時(shí)，絕緣上所愛(ài)的最大雷電過(guò)電壓按下式計(jì)算： Uj=(Utd+Ug)(1K) (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(guò)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(diǎn)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(duì)導(dǎo)線上與反擊電壓異號(hào)的感應(yīng)過(guò)電壓的屏蔽作用應(yīng)采用 Ug（ 1k0hb/hd計(jì)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（ ha/htk） +Ug（ 1ha/htk0） (7) 式中， ht 為塔桿高度。據(jù)此，可計(jì)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(jì)算結(jié)果與討論 除上述各點(diǎn)外，以前的標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于輸電線路雷擊跳閘率計(jì)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(zhǎng)度也仍為 （該值與文獻(xiàn) [5]推薦的 斜角波頭極為接近）。按式（ 7）計(jì)算出 的我國(guó) 110～ 500KV 線路耐雷水平和雷擊跳閘次數(shù)的結(jié)果與運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)已在文獻(xiàn) [8]中發(fā)表。從其基本勢(shì)頭近的結(jié)果可以看出，按本文輸電線路的防雷設(shè)計(jì) 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 提出的線路絕緣所受最大電壓計(jì)算方法、所取的雷電參數(shù)（雷電流幅值累積概率分布、對(duì)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(jì)算方法計(jì)算出的跳閘次數(shù)與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值基本相當(dāng)。這說(shuō)明本文的計(jì)算方法是合理、可用的。 2 線路常規(guī)的防雷保護(hù)措施與效果 當(dāng)前，線路的常規(guī)防雷保護(hù)措施主要是通過(guò)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(shí) 反擊至導(dǎo)線的概率。對(duì)于前者，主要是采用雙避雷線以獲得較小的保護(hù)角。在山區(qū)，由于地形的影響即使是 0176。的保護(hù)角，也難免出現(xiàn)雷繞擊導(dǎo)線的情況 [9]。而對(duì)于后者，實(shí)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(duì)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(shí)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。 現(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(duì)不同的桿塔接地電阻沖擊值計(jì)算出的各自的耐雷水平列入表 1。 表 1 110500KV 線路耐雷水平與桿塔接地電阻的關(guān)系 系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓/KV 110 220 500 接地電阻 /Ω 7 15 30 50 7 15 30 50 7 15 30 50 耐雷水平/kV 32 P1/% 19 相對(duì) 1 1 輸電線路的防雷設(shè)計(jì) 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 危險(xiǎn)因數(shù) 由表 1 可見(jiàn)，各種電壓等級(jí)，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(diǎn)：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(chēng)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(duì)危險(xiǎn)因數(shù)”參數(shù)。對(duì)于備種電壓等級(jí)下的“相對(duì)危險(xiǎn)因數(shù)”，均以桿塔接地電阻 為 7Ω時(shí)耐雷水平的相應(yīng)概率下的危險(xiǎn)因素 為參數(shù)，其他桿塔接地電阻時(shí)的相對(duì)危險(xiǎn)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(shí)耐雷水平的相應(yīng)概率之比來(lái)確定。這樣 110500KV,50Ω時(shí)的相對(duì)危險(xiǎn)因數(shù)分別為、 和 。 桿塔接地電阻對(duì)高壓直流輸電線路的也有類(lèi)似的作用。隨桿塔接地電阻的增加，對(duì)于177。 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(shí)），雙極反擊的相對(duì)危險(xiǎn)因數(shù)高達(dá) 而單極反擊的相對(duì)危險(xiǎn)因數(shù)遇為 [10]。 2 架設(shè)耦合地線的防雷效果 對(duì)運(yùn)行中查明經(jīng)常發(fā)生選擇性雷擊的桿塔或線段，我國(guó)運(yùn)行部門(mén)曾對(duì)110KV 和 220KV 有避雷線線路采用過(guò)加裝耦合地線的作法。 耦合地線的作用主要有兩個(gè)：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(shí)向相鄰桿塔分流的雷電流。 3 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(guó)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(yùn)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(wú)工頻續(xù)流，這就是可以作成無(wú)間隙氧化鋅避雷器的原因，它對(duì)雷電陡波和雷電幅值同樣有限壓作用，防雷保護(hù)功能完全是其突出優(yōu)點(diǎn)。在我國(guó)先生產(chǎn)使用的正是無(wú)間孫氧化鋅避雷器，運(yùn)行實(shí)踐表明，它有損壞爆炸率高，使用壽命短等缺點(diǎn)，究其原因，暫態(tài)過(guò)電壓承受能力差是其致命弱點(diǎn)。而串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器仍有無(wú)間隙氧化鋅避雷器的保護(hù)性能優(yōu) 點(diǎn)，同時(shí)有暫態(tài)地電輸電線路的防雷設(shè)計(jì) 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 9 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 壓承受能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種理想地?fù)P長(zhǎng)避短產(chǎn)品，結(jié)合國(guó)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。 4 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(jià)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(jì)時(shí)未進(jìn)行保護(hù)角校驗(yàn)，目前渝東南線路的地線保護(hù)角普遍偏大，影響了防護(hù)效果。 B、加裝氧化鋅避雷器，這種方法造價(jià)高，效果最好，可以防止各種過(guò)電壓，但避雷器本身需要定期檢查試驗(yàn)，運(yùn)行成本較高，對(duì)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(chǎng)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(duì)雷云下方電場(chǎng)發(fā)生作用，由于電暈的效應(yīng)，使消雷器周?chē)妶?chǎng)均勻，從而減少輸電線路的落雷概率，削弱雷電強(qiáng)度，使雷擊跳閘率和雷擊事故率下降。這種方法造價(jià)比較便宜，安裝后幾乎不需要維護(hù)。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(duì)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(qiáng)烈的下行雷閃放電。這種方法造價(jià)比較便宜，使用效果好，但對(duì)大檔距一路保護(hù)范圍不足。 5 架設(shè)耦合地線的防雷效果 對(duì)運(yùn)行中查明經(jīng)常發(fā)生選擇性雷擊的桿塔或線段，我國(guó)運(yùn)行部門(mén)曾對(duì)110KV 和 220KV 有避雷線線路采用過(guò)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 線路名 對(duì)比線段總長(zhǎng)/KM 架耦合線前運(yùn)行 /km178。 a 跳閘率/100km178。 a 架耦合線后運(yùn)行/km178。 a 跳閘率/100km178。 a 有耦合線與無(wú)耦合線的跳閘率對(duì)比ne/n 220KV 廣東某線（ Td=82） 86.2 (～。1971.08～)681 (～)345 ① 220KV 華東某一回線（ Td=60） 49.2 (～)199 （ 1965． 01～）388 輸電線路的防雷設(shè)計(jì) 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 10 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 110KV 福建某線（ Td=70） 29 (～)219 (1965～)114 ② 注：①若無(wú)耦合線期間扣去線睡運(yùn)行初期（ ～ ），則為419km178。 a， ne/n=。 ②若無(wú)耦合線期間只計(jì) 1965～ 1972年，則為 178。 a， n=， ne/n=。耦合地線的作用主要有兩個(gè)：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(shí)向相鄰桿塔分流的雷電流?，F(xiàn)從運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)觀察其防雷效果。表 2 為我國(guó)部分有耦合地線線路的運(yùn)行結(jié)果匯總 [11]。 將上述 3 條線路平均， ne/n= 或 ne=： 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(zhǎng)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(lái)提高耐雷性（ 1968年國(guó)孫大電網(wǎng)會(huì)議報(bào)告第 3304 號(hào)）。意大利的文獻(xiàn)也認(rèn)為架設(shè)耦合線是有效的。 6 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(lái)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(jí)、導(dǎo)線水平排列的線路要低。國(guó)內(nèi)外此種線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，會(huì)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(shí)跳閘。日本曾在這種線路上采用過(guò)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，此種作法效果不大。 我們?cè)土硪环N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(duì)某 110KV 同桿雙回線路，應(yīng)用自編程序進(jìn)行過(guò)研究。該 110KV同桿雙回線路原均采用 110KV 合成絕緣子。對(duì)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（ LXP70）。，根據(jù)實(shí)測(cè)的線路絕緣雷電沖擊放電電壓，對(duì) ZGU115 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(jì)計(jì)算給出山了如表 3 所示的具體結(jié)果。 表 3 雷擊塔頂時(shí)線路絕緣閃絡(luò)概率 沖擊接地電阻 /Ω 平衡絕緣 不平衡絕緣 絕緣效果[（ 2）（ 1） /（ 1） ] 第 1 回 第 2 回 第 1 回 第 2 回 7 15 30 輸電線路的防雷設(shè)計(jì) 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 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(shí)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(shí)可使雙回線路同時(shí)跳閘的概率降低，但無(wú)法完全消除同時(shí)跳閘事故。 7 線路避雷器的防協(xié)保護(hù)效果及其應(yīng)用的若干建議 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐表明，線路防雷用金屬氧化物避雷器無(wú)論在防止雷直擊導(dǎo)線方面還是在雷擊塔頂或避雷線時(shí)的反擊方面都是非常有效的。 1980 年美國(guó) AEP 和 GE 公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)線路防雷用 MOA。 75 支 138KV 避雷器于 1982年開(kāi)始在桿塔接地電阻一般為 110Ω (最大的 194Ω )的 25個(gè)桿塔上試運(yùn)行。取得了在這瞟桿塔上從未出現(xiàn)過(guò)的防國(guó)擊閃絡(luò)的良好效果 [12]， [13]。 在日本， 1986 年開(kāi)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(yùn)行。為防止同桿雙回 500KV 線路的雙回路線同時(shí)雷擊閃絡(luò)，從 1990 年開(kāi)始 500KV 線路 MOA 安裝在雙回線路的某一回線上運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到 1993 年，在 6 7 275 和 500KV 線路上運(yùn)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(shí)指出 [14]：增加絕緣、架設(shè)耦合地線和減少桿塔接地電阻，只能便跳閘次數(shù)