【正文】 只帶串聯(lián)間隙的 YH10CX95/300 型金屬氧化物避雷器，在 110KV 祁 941 線(xiàn) 110KV 巖金 918 線(xiàn) 77塔安裝了 6 只無(wú)間隙的 HY10WZ108/281 型金屬氧化物避雷器掛網(wǎng)同時(shí)運(yùn)行。 加裝線(xiàn)路避雷器以后，當(dāng)輸電線(xiàn)路遭受雷擊時(shí)，雷電流的分流將發(fā)生變化，一部分雷電流從避雷線(xiàn)傳入相臨桿塔，一部分經(jīng)塔體入地，當(dāng)雷電流超過(guò)一定值后，避雷器動(dòng)作加入分流。 當(dāng)塔頂電位 Ut 與導(dǎo)線(xiàn)上的感應(yīng)電位 U1 的差值超過(guò)絕緣子串 50%的放電輸電線(xiàn)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 17 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 電壓時(shí)，將發(fā)生由塔頂至導(dǎo)線(xiàn)的閃絡(luò)。 線(xiàn)路避雷器一般有兩種：一種是無(wú)間隙型；避雷器與導(dǎo)線(xiàn)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(wú)放電時(shí)延、串聯(lián)間隙在正常運(yùn)行電壓和操作電壓下不動(dòng)作，避雷器本體完全處于不帶電狀態(tài)，排除電氣老化問(wèn)題；串聯(lián)間隙的下電極與上電極（線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)）呈垂直布置，放電特性穩(wěn)定且分散性小等優(yōu)點(diǎn)；另一種是帶串聯(lián)間隙型，避雷器與導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)空氣間隙本連接，只有在雷電流作用時(shí) 才承受工頻電壓的作用，具有可靠性高、運(yùn)行壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。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(jì)中我們多考慮采用玻璃絕緣子。 2．高壓送電線(xiàn)路防雷措施 清楚了送電線(xiàn)路雷擊跳閘的發(fā)生原因，我們就可以有針對(duì)性的對(duì)送電線(xiàn)輸電線(xiàn)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 16 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 路所經(jīng)過(guò)的不同地段，不 同地理位置的桿塔采取相應(yīng)的防雷措施。 2）高壓送電線(xiàn)路反擊成因分析 雷擊桿、塔頂部或避雷線(xiàn)時(shí)，雷電電流流過(guò)塔體和接地體，使桿塔電位升高，同時(shí)在相導(dǎo)線(xiàn)上產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓。高壓送電線(xiàn)路各種防雷措施都有其針對(duì)性，因此，在進(jìn)行高壓送電線(xiàn)路設(shè)計(jì)時(shí)，我們選擇防雷方式首先要明確高壓送電線(xiàn)路遭雷擊跳閘原因。因此研究不受條件限制的線(xiàn)路防雷措施就顯得十分重要，將安裝線(xiàn)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(yùn)用，從它們對(duì)防正點(diǎn)雷形式的針對(duì)性出發(fā)，真正做到切實(shí)可行而雙能收到實(shí)際效果。由于其防雷措施的單一性，無(wú)法在到防雷要 求。且由于線(xiàn)路大多處于高山大嶺， 降低雷擊跳部率對(duì)于日常線(xiàn)路設(shè)備輸電線(xiàn)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 14 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 的運(yùn)行維護(hù)人員來(lái)說(shuō)將大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，回此如何有效防止雷擊故障的發(fā)生，對(duì)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(qián)來(lái)衡量的。在推廣應(yīng)用輸電線(xiàn)路用氧化鋅避雷器的同時(shí)，降低線(xiàn)路避雷線(xiàn)保護(hù)角和桿塔接地電阻，改善接地系統(tǒng)等常規(guī)線(xiàn)路防雷措施仍不能放松。在多雷區(qū)，輸電線(xiàn)路因雷擊引起跳閘的機(jī)率越平越高，線(xiàn)路用氧化鋅避雷器的應(yīng)用量大面廣，價(jià)格成本問(wèn)題比較突出，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較仍需大量的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證?？煽胤烹姳芾揍槍?duì)接地電阻的要求比較寬松，一般 10 歐姆以下即可，對(duì)于土壤電阻率高的地方，可以放寬到30 歐姆。 （ 4） 為充分利用有限資金以求得最佳效益，應(yīng)根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，為爭(zhēng)較準(zhǔn)確的選擇線(xiàn)路防雷避雷器的安裝地點(diǎn)。 8 小總結(jié) （ 1） 根據(jù)對(duì)我國(guó)不同年平均雷暴日地區(qū)輸電線(xiàn)路雷擊跳閘情況的分析，并參照國(guó)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(xiàn)性關(guān)系；線(xiàn)路因地形地貌影響呈現(xiàn)出明顯的選擇性，會(huì)形成易擊段易擊點(diǎn)。未安裝線(xiàn)路避雷器時(shí) 220KV 線(xiàn)路反擊耐雷水平僅為 32KA(桿塔接受能力電阻 50Ω )。原為單回路，改成雙回路后，頂端原兩根避雷線(xiàn)改為運(yùn)行的相線(xiàn)，成為無(wú)避雷線(xiàn)的雙回路跨江段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到 1993 年，在 6 7 275 和 500KV 線(xiàn)路上運(yùn)和的線(xiàn)路MOA 已達(dá) 30000 支 ,且均取 得良好的效果。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]。然而在應(yīng)用了線(xiàn)路金屬氧化物避雷器后，卻出現(xiàn)了重要的變化。 上述結(jié)果表明，不平衡絕緣方式下雙回線(xiàn)路同時(shí)閃絡(luò)的概率 較目前平衡絕緣方式下有降低。該 110KV同桿雙回線(xiàn)路原均采用 110KV 合成絕緣子。國(guó)內(nèi)外此種線(xiàn)路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，會(huì)產(chǎn) 生同塔雙回線(xiàn)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。此外，澳大利亞在一條幾百 km 長(zhǎng)的 330KV 線(xiàn)路上，全線(xiàn)架設(shè)了耦合線(xiàn)，在一條雙回路 330KV 線(xiàn)路上也架設(shè)一根耦合線(xiàn)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)）。現(xiàn)從運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)觀察其防雷效果。 a， ne/n=。 a 架耦合線(xiàn)后運(yùn)行/km178。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。 D、適當(dāng)增加線(xiàn)路的絕緣配置，降低建弧率。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(xiàn)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)高，效果好，目前 110KV 及以上線(xiàn)路及35KV 線(xiàn)路的進(jìn)線(xiàn)段采用較多。 ZnO 閥片具有非常優(yōu)異的非線(xiàn)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)。 2 架設(shè)耦合地線(xiàn)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(xiàn)段，我國(guó)運(yùn)行部門(mén)曾對(duì)110KV 和 220KV 有避雷線(xiàn)線(xiàn)路采用過(guò)加裝耦合地線(xiàn)的作法。 桿塔接地電阻對(duì)高壓直流輸電線(xiàn)路的也有類(lèi)似的作用。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?，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(xiàn)路反擊耐雷水平的主要因素則是桿塔接地電阻的阻值。對(duì)于前者，主要是采用雙避雷線(xiàn)以獲得較小的保護(hù)角。按式（ 7）計(jì)算出 的我國(guó) 110～ 500KV 線(xiàn)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。據(jù)此，可計(jì)算出線(xiàn)路的耐雷水平等指標(biāo)。 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(xiàn)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。Kh 為系數(shù)，一般取 2～ 4； hb 為避雷 線(xiàn)平均高度， m。 用圖表示圓點(diǎn)，是根據(jù)文獻(xiàn) [7]中的 r 值推算出的相應(yīng)的 Ng 可見(jiàn)它們與按式（ 3）計(jì)算出的結(jié)果相當(dāng)接近。因此，在標(biāo)準(zhǔn)中仍取用同一 r 值是不妥當(dāng)?shù)摹Ｔ趪?guó)外最小值為 。由于我國(guó)雷電流數(shù)據(jù)直接取自線(xiàn)路桿塔塔頂上測(cè)雷專(zhuān)用小避雷針，因而數(shù)據(jù)是相當(dāng)可信的。 參照上式 ,1997 年的標(biāo)準(zhǔn) [3] 采用以下公式作為我國(guó)雷電流幅值概率分布的計(jì)算公式： lgP 1 =I/88 (2) 對(duì)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(lèi)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(duì)等概率的雷電流值減半。限于當(dāng)時(shí)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(shí)際上各塔雷電流峰值并非在同一時(shí)刻出現(xiàn)，這就使得相加結(jié)果明顯偏大。 輸電線(xiàn)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 5 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 5 屏蔽 屏蔽就是用金屬網(wǎng)、箔、殼、管等導(dǎo)體把需要保護(hù)的對(duì)象包圍起來(lái)，阻隔閃電的脈沖電磁場(chǎng)從空間入侵的通道。當(dāng)直接雷或感應(yīng)雷在線(xiàn)路上產(chǎn)生的過(guò)電壓波沿著這些導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)入室內(nèi)或設(shè)務(wù)時(shí)，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。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(shí)，則應(yīng)該用較粗的導(dǎo)線(xiàn)把它們與防雷系統(tǒng)進(jìn)行等電位連接。接 地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能發(fā)揮出來(lái)。采用避雷針是最首要、最基本的防雷措施。 1 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?cè)O(shè)計(jì)的通道泄入到大地中去。據(jù)有差統(tǒng)計(jì)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%。第三是地電位提高。當(dāng)帶電雷云（一般帶負(fù)電）出現(xiàn)在導(dǎo)線(xiàn)上空時(shí)，由于靜電感應(yīng)作用，導(dǎo)線(xiàn)上束縛了大量的相反電荷。它可以直接擊中設(shè)備，雷電擊中架空線(xiàn)，如電力線(xiàn)，電話(huà)線(xiàn)等。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(qiáng)電聲場(chǎng) ，瞬間劇烈放電爆發(fā)出強(qiáng)大的電火花，也就是我們看到的閃電。 二、輸電線(xiàn)路雷電的 原因及危害的種類(lèi) 1 雷電的產(chǎn)生 雷電是自然界中一種常見(jiàn)的放電現(xiàn)象。因此，尋求更有效的線(xiàn)路防雷保護(hù)措施，一直是世界各國(guó)電力工作者關(guān)注的課題。 從輸電工程伊始，架空輸電線(xiàn)路的雷擊跳閘一直是困擾安全供電的一個(gè)難題，雷害事故幾乎占線(xiàn)路全部跳閘事故的 1/3 或更多。 輸電線(xiàn)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 3 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 一、前言 隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，輸電線(xiàn)路覆蓋面不斷擴(kuò)大，超高壓輸電線(xiàn)路的延伸，因雷擊輸電線(xiàn)路而引起的跳閘事故日益增多，據(jù)國(guó)內(nèi)外輸電線(xiàn)路故障在近十幾年來(lái)的分類(lèi)統(tǒng)計(jì)表明，由于雷擊引起輸電線(xiàn)路的跳閘次數(shù)占輸電線(xiàn)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(xiàn)路雷擊事故率更高，這將給社會(huì)帶來(lái)世大的經(jīng)濟(jì)損失。具體來(lái)說(shuō)，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。是指雷云對(duì)大地某點(diǎn)發(fā)生的強(qiáng)烈放電。它可分為靜電感應(yīng)及電磁感應(yīng)。對(duì)于靈敏的電子設(shè)備，尤需注意。而 E 點(diǎn)接地，其電壓為 0，設(shè)備的 D 點(diǎn)與 E 點(diǎn)間有 100KV 的電壓差，足以將設(shè)備損壞。 三、線(xiàn)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(lèi)不可能完全控制暴烈的雷電，但是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的摸索與實(shí)踐，已積累起很多有關(guān)防雷的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，形成一系列對(duì)防雷行之有效的方法和技術(shù)。避雷線(xiàn)和避雷帶是在避雷針基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。接地是防雷系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。為了減少這種閃絡(luò)危險(xiǎn)，最簡(jiǎn)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(lái)，一直到接地裝置。 4 分流 分流就是在一切從室外來(lái)的導(dǎo)線(xiàn)與接地線(xiàn)之間并聯(lián)一種適當(dāng)?shù)谋芾灼?。采用分流這一防雷措施時(shí)，應(yīng)特別注意避雷器性能參數(shù)的選擇，因?yàn)楦郊釉O(shè)施的安裝或多或少地會(huì)影響系統(tǒng)的性能。該式是基于我國(guó)各地實(shí)測(cè)的 1205 個(gè)雷電流數(shù)據(jù)整理出來(lái)的。P 1 為雷電流超過(guò) I 的累積概率。由圖可見(jiàn)，當(dāng)雷電流在 50KA 以下時(shí)，曲線(xiàn) 1 與曲線(xiàn) 3 的差異較大；在 50KA 以上時(shí)則三條曲線(xiàn)相當(dāng)接近。近年來(lái)我國(guó)一些單位的雷電定位系統(tǒng)（ LLS）的測(cè)量表明，多數(shù)情況下 r=～ 。由于我國(guó)幅員遼闊， Td 的變化很大，如西北格爾木的 Td 僅為 ，而海南省的澄邁高達(dá) 133。該計(jì)算式為 Ng= (3) 式中 Ng 為在年平無(wú)援雷暴日為 Td 的條件下，每 1km2大地 1 年的雷擊數(shù)。 W 一般可用下式描述： W=b+Khhb (4) 式中， b 為避雷線(xiàn)間寬度， m。從原理及其，與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的對(duì)照關(guān)系考慮，本文推薦采用 IEEE《輸電線(xiàn)路雷電性能工作組報(bào)告》使用的線(xiàn)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(xiàn)路 4683km178。由此，式（ 6）宜修改為 Uj=Utd（ ha/htk） +Ug（ 1ha/htk0） (7) 式中， ht 為塔桿高度。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）。 2 線(xiàn)路常規(guī)的防雷保護(hù)措施與效果 當(dāng)前，線(xiàn)路的常規(guī)防雷保護(hù)措施主要是通過(guò)架設(shè)避雷線(xiàn)，以減少雷電直擊導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)時(shí) 反擊至導(dǎo)線(xiàn)的概率。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(xiàn)、對(duì)于同塔雙回線(xiàn)線(xiàn)路適當(dāng)?shù)夭捎貌黄胶饨^緣技術(shù)以減少雙回線(xiàn)同時(shí)雷擊跳閘的概率等。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。這樣 110500KV,50Ω時(shí)的相對(duì)危險(xiǎn)因數(shù)分別為、 和 。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]。其結(jié)構(gòu)為將若 干片 ZnO 閥片壓緊封在避雷器瓷套內(nèi)。 4 根據(jù)作原理的不同，目前在輸電線(xiàn)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(xiàn)。 C、加裝消雷器。消雷器用于 110KV及以上線(xiàn)路比較適宜。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