【正文】 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。防雷勢頭地是防雷設(shè)施安裝驗(yàn)收規(guī)范中最基本的安全要求。 2 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。把一定保護(hù)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。目前，直擊雷造成的災(zāi)害已明顯減少，而隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，感應(yīng)雷和雷電波侵入造成的危害卻大大增加。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(diǎn) A 處電壓為 100KV。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。雷電流登便沿著導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，從而造成損壞。在閃電通道中，電極強(qiáng)，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。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。 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(hù)，架設(shè)耦合地線，安裝線路避雷器等，這對維護(hù)好備單位的輸電線路起到了一定的作用。 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： 2020 年 3 月 輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 1 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 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(shí)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(hù) .................................................................. 27 九、結(jié)論 ............................................................................................................ 31 十、參考文獻(xiàn) ..................................................................................................... 31 輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 2 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 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(yùn)行。 本文從分析我國輸電線路雷擊跳閘事故的經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)研究入手，重點(diǎn)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(hù)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(hù)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。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(tuán)之間以及動云團(tuán)對地之間形成強(qiáng)大的電場，從而產(chǎn)生云團(tuán)對云團(tuán)和云團(tuán)對地的放電過程，這就是通常所說的內(nèi)電和響雷。 2 雷電危害的種類 雷擊的危害主要有三方面：第一是直擊雷。第二是感應(yīng)雷。當(dāng)雷電流沿著導(dǎo)體流入大地時，由于頻率高，強(qiáng)度大，在導(dǎo)體的附近便產(chǎn)生很強(qiáng)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。因 A 點(diǎn)與 B、 C、 D 點(diǎn)相連，所以這幾點(diǎn)電壓都為 100KV。一般建筑物上的避雷針只能預(yù)防直擊雷，而強(qiáng)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)輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 4 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 網(wǎng)微機(jī)等弱電設(shè)備。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。過去有些規(guī)范要求電子設(shè)備單獨(dú)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。 3 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。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。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(jī)殼前應(yīng)進(jìn)行多級分流。 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 1 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。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 =I/ (1) 式中， I 為雷電流， kA。圖中，畫曲線表示ANDERSONERIKSSON 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。 D[1]。一般來說，若 Td 變大，則 r 也隨之變大。 a 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 委員會推薦的計算輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 6 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 式較為合理。等值面積取決于線路長度和線路收集雷擊的等值寬度 W。該值與模擬試驗(yàn)和直擊雷保護(hù)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)相比，似乎偏大。 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（ 1k0hb/hd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)）。 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(diǎn)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。這說明本文的計算方法是合理、可用的。的保護(hù)角，也難免出現(xiàn)雷繞擊導(dǎo)線的情況 [9]。 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 1 1 輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 8 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 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。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 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。 500KV 高壓直流線路，單極反擊或雙極反擊的概率均有所增加。 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。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(hù)性能優(yōu) 點(diǎn)，同時有暫態(tài)地電輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 9 頁 共 33 頁 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。 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(yàn)，運(yùn)行成本較高，對于交通 不便的地主不適宜，一般用于 35KV 線路。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。 E、加裝可控放電避雷針。 表 2 幾條有耦合線線路的雷電性能比較 線路名 對比線段總長/KM 架耦合線前運(yùn)行 /km178。 a 有耦合線與無耦合線的跳閘率對比ne/n 220KV 廣東某線（ Td=82） 86.2 (～。 a， n=， ne/n=。 將上述 3 條線路平均， ne/n= 或 ne=： 1。 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，近年來有一定發(fā)展。但運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，此種作法效果不大。根據(jù)實(shí)測的線路絕緣雷電沖擊放電電壓，對 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)計計算給出山了如表 3 所示的具體結(jié)果。 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)可使雙回線路同時跳閘的概率降低，但無法完全消除同時跳閘事故。 1980 年美國 AEP 和 GE 公司開始開發(fā)線路防雷用 MOA。 1988 年 275KV 合成絕緣子線路 MOA 也已在雙回線路上運(yùn)行。但安裝了線路金屬氧化物避雷器后則可消除雷擊跳閘事故。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(yùn)行的先河。如以前者相應(yīng)概率下的相對危驗(yàn)因數(shù)為 ，則后者比 還要小，即根本不會發(fā)生閃絡(luò)。 （ 2） 輸電線路常規(guī)的防雷保護(hù)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。 （ 2）、可控放電避雷針造價較避雷器低，保護(hù)效果好，維護(hù)工作量小。 （ 4）、根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，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。及時跟蹤和總結(jié)線路避雷器運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，以使得這項(xiàng)線路防雷新技術(shù)得以有效應(yīng)用。線路末端，主電源線路為兩條 220KV 寧萬 289 2896 線有 110KV 陳太48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(yùn)行提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。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。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(hù)作用，用等擊距原理也就是降低了導(dǎo)線的暴露弧段。從而大大提高黃山電網(wǎng)的安全可撫順運(yùn)行水平，確保城市旅游業(yè)及工農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)生活用電。 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。 序號 對照項(xiàng)目 反擊 繞擊 1 雷電流測量 電流較大（結(jié)合電流路徑） 電流較?。ńY(jié)合電流路徑） 2 接地電阻 大 小 3 閃絡(luò)基數(shù)及相數(shù) 一基多相或多基多相 單基單相或相臨兩基同相 4 塔身高度 較高 較低 5 地形特點(diǎn) 一般，不易繞擊 山坡及山頂易繞擊處 6 閃絡(luò)相別 耐雷水平低相（如下相） 易繞擊的相（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(qiáng)高壓送電線路絕緣都可以提高高壓送電線路的