【導(dǎo)讀】影響線(xiàn)路設(shè)備安全運(yùn)行。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。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。維護(hù)好備單位的輸電線(xiàn)路起到了一定的作用。的應(yīng)用提出了建議，供有關(guān)部門(mén)參考。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。雷電是自然界中一種常見(jiàn)的放電現(xiàn)象。關(guān)于雷電的產(chǎn)生有多種解釋理論，是指雷云對(duì)大地某點(diǎn)發(fā)生的。雷電流登便沿著導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)入設(shè)備，從而造成損壞。電感應(yīng)及電磁感應(yīng)。當(dāng)帶電雷云出現(xiàn)在導(dǎo)線(xiàn)上空時(shí)，由于靜。一旦雷云對(duì)某目標(biāo)放電，雷云。當(dāng)雷電流沿著導(dǎo)體流入大地時(shí)，第三是地電位提高。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%。電波侵入造成的危害卻大大增加。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(jì)的對(duì)地泄入的合。避雷針是一種主動(dòng)式接閃裝置，其功能就是把

　　

【正文】 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 24 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 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(xiàn)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(jiǎn)稱(chēng) 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(xiàn)路成廠(chǎng)運(yùn)行時(shí)能夠隔離電網(wǎng)運(yùn)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(shí)允許線(xiàn)路繼續(xù)運(yùn)行，但是這種避雷器的保護(hù)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(jí)帶串聯(lián)外間隙的 避雷器的外間隙沖擊放電電壓的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。當(dāng) WGMOA 懸掛在線(xiàn)路上運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)行狀況可隨時(shí)得到監(jiān)視，且安裝方便，保護(hù)特性相對(duì)來(lái)說(shuō)較好，僅決定于避雷器的殘壓。兩種避雷器使用時(shí)各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了安裝方便、獲得好的保護(hù)效果，并便于監(jiān)視避雷器的運(yùn)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 5 110KV 帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器的間隙特性 項(xiàng)目 間隙距離/MM 正極性 負(fù)極性 U50/KV S/% U50/KV S/% 避雷器 600 477 517 串聯(lián) 650 516 548 外間隙 700 542 614 避雷器參數(shù)的選擇 由于選擇使用了 WGMOA，避雷器長(zhǎng)期運(yùn)行在相電壓下，且線(xiàn)路運(yùn)行條件比變電站內(nèi)的運(yùn)行條件苛刻，為了避雷器運(yùn)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(yùn)行電壓由 73KV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 25 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 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(jiàn)表 6。 表 6 WGMOA 的參數(shù) 系統(tǒng)電壓/KV 額定電壓/KV 持續(xù)運(yùn)行電壓/KV U1MA/KV U10KA/KV U20KA 12MS 大電流耐受水平 /KA 110 120 90 170 308 345 600 100 另外由于避雷器長(zhǎng)期懸掛于線(xiàn)路上并承受相電壓的作用，避雷器的形式試驗(yàn)中增加了在避雷器施加拉力試驗(yàn)過(guò)程中的局部放電試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)取110KV 避雷器一支，軸向施加靜態(tài)機(jī)械負(fù)荷，施加拉力分別為 500KG， 750KG在此負(fù)荷狀態(tài)下施加 倍 UC，測(cè)量避雷器的局部放電，試驗(yàn)的結(jié)果見(jiàn)表 7。 表 7 局 部放電試驗(yàn)結(jié)果 軸向拉力 /* 0 500 750 局部放電 /PC 45 45 45 試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)軸向機(jī)械負(fù)荷加到額定破壞負(fù)荷時(shí)，局部放電沒(méi)有變化，所以其機(jī)電性能是穩(wěn)定的，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 3 避雷器的安裝情況 避雷器的交接試驗(yàn) 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(yàn)大廳對(duì)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(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包括避雷器的絕緣電阻測(cè)試、直流試驗(yàn)（直流 1MA 電壓的測(cè)量、 75%直流 1MA 電壓下泄漏電流的測(cè)量）、交流試驗(yàn)等。試驗(yàn)結(jié)果合格。 避雷器安裝位置的確定 經(jīng)過(guò)考慮研究，決定在直線(xiàn)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(jiàn)圖 1。 考慮到在直線(xiàn)桿塔上避雷器暗轉(zhuǎn)個(gè)位置緊臨絕緣子串，此時(shí)絕緣子串上的電壓分布是否會(huì)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 26 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 速避雷器的劣化過(guò)程，縮短避雷器的使用壽命，為此在沙河試驗(yàn)大廳進(jìn)行了模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)的結(jié)果顯示，避雷器的這種安裝位置對(duì)于避雷器的使用壽命影響很小，也基本不會(huì)影響帶電試驗(yàn)的試驗(yàn)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(hù)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(huì)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(hào)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(jiàn)表 8。 表 8 氧化鋅避雷器具體安裝情況 桿塔號(hào) 130 132 138 140 145 151 154 157 162 166 安裝相序 B C A、 C A、 C A、 C A、 C A、 C A A、 C A、 C 4 避雷器的運(yùn)行狀況分析 避雷器帶電試驗(yàn) 17 只避雷器在進(jìn)行交接試驗(yàn)后， 1996 年 12 月在壽遵線(xiàn)上安裝，并于 1996年 12 月進(jìn)行了第一次帶電試驗(yàn)，以積累避雷器帶電試驗(yàn)的初始數(shù)據(jù)：然后在雷雨季節(jié)開(kāi)始后每個(gè)月進(jìn)行了帶電擦拭。從帶電測(cè)試的結(jié)構(gòu)看，避雷器運(yùn)行正常。為了檢驗(yàn)避雷器的性能，在雷雨季節(jié)過(guò)后，隨機(jī)抽取了兩只避雷器，然后帶電拆下進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果合格，也就是說(shuō)避雷器在經(jīng)過(guò)一個(gè)雷雨季節(jié)的運(yùn)行后，性能良好。 避雷器的動(dòng)作情況 截止 1998 年 6 月，避雷器總共動(dòng)作了 5 次，其中 1997 年的雷雨季節(jié)期間動(dòng)作了 2 次，都在 140 號(hào)桿塔的 A 相， 1998 年避雷 器動(dòng)作了 3 次， 138 號(hào)桿塔 A 相各一次。 138 號(hào)桿標(biāo)高 ，與 139 號(hào)桿檔距達(dá) 595M，易遭壘擊，140 號(hào)桿標(biāo)高達(dá) ，是這一段桿塔中海拔較高的桿塔，該號(hào)桿塔位于一高山大嶺頂部，易遭雷擊。 避雷器五次動(dòng)作，使壽遵線(xiàn)五次受到避雷器的保護(hù)，避免了線(xiàn)路五次跳閘，所以安裝避雷器的效果是明顯的。 5 小結(jié) 承德供電公司的一條 110KV 輸電線(xiàn)路 壽遵 110KV 線(xiàn)路 ,由于經(jīng)過(guò)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(xiàn)路跳閘 ,在這段桿塔降低接地電阻比較困難 ,且費(fèi)用高 \工作兩大 ,效果也受到 一定的限制 .為了解決這個(gè)問(wèn)題 ,我院與承德供電公司合作 ,在該線(xiàn)路 117 號(hào)、 129 號(hào) — 167 號(hào)桿塔上安裝輸電線(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 27 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 了總共 20 只合成絕緣外套金屬氧化物避雷器，經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行時(shí)間，避雷器一共動(dòng)作了 5 次，有效的保護(hù)了線(xiàn)路。這些避雷器選擇了適應(yīng)線(xiàn)路運(yùn)行的參數(shù)，經(jīng)過(guò)帶電監(jiān)測(cè)研究，證明避雷器的性能能夠滿(mǎn)足在線(xiàn)路上運(yùn)行的需要，同時(shí)經(jīng)過(guò)一個(gè)多雷雨季節(jié)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明這種改進(jìn)的防雷措施對(duì)于山區(qū)線(xiàn)路的防雷是經(jīng)濟(jì)的、有效的。 經(jīng)一年多運(yùn)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(hù)線(xiàn)路，防止雷擊跳閘。 在 110KV 線(xiàn)路上安裝合 成絕緣外套避雷器來(lái)保護(hù)線(xiàn)路，這在我國(guó)尚屬首次，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明在線(xiàn)路上安裝適合線(xiàn)路運(yùn)行的合成絕緣外套金屬氧化物避雷器來(lái)保護(hù)線(xiàn)路是一種經(jīng)濟(jì)的、有效的，可行的方法，是一種值得推薦的、有效的山區(qū)線(xiàn)路防雷方法。 八、淺談?shì)旊娋€(xiàn)路中的防雷保護(hù) 近年來(lái)，輸電線(xiàn)路因雷擊引起的事故日益增多，對(duì)線(xiàn)路的安全運(yùn)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(yùn)行部門(mén)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(fèi)。為此，輸電線(xiàn)路的防雷保護(hù)應(yīng)成為輸電線(xiàn)路 運(yùn)行維護(hù)的重點(diǎn)。 雷電對(duì)輸電線(xiàn)路的危害：輸電線(xiàn)路縱橫交錯(cuò)，望望易受雷擊，雷擊線(xiàn)路時(shí)常造成絕緣子閃絡(luò)事故，而多數(shù)雷電發(fā)生時(shí)常伴有大風(fēng)大雨，沿線(xiàn)的樹(shù)木等倒落在線(xiàn)路上，導(dǎo)致倒桿斷線(xiàn)等事故經(jīng)常發(fā)生。如這些事故得不到及時(shí)的處理，將嚴(yán)重威脅人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。 輸電線(xiàn)路上出現(xiàn)的大氣過(guò)電壓有兩種，一種是雷直擊于線(xiàn)路引起的，稱(chēng)為直擊雷過(guò)電壓：另外一種是雷直擊線(xiàn)路附近地面，由于電磁感應(yīng)所引起的，成為感應(yīng)雷過(guò)電壓。 直擊雷多為擊于塔頂及塔頂附近的避雷線(xiàn)，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(xiàn)檔距中間：壘雷繞避雷線(xiàn)擊于導(dǎo)線(xiàn) 繞擊。繞擊相應(yīng)該是迎者雷云走向的一側(cè)，有時(shí)雷電流較大，雷繞擊導(dǎo)線(xiàn)后雷電流沿導(dǎo)線(xiàn)兩側(cè)傳遞，也會(huì)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(xiàn)上時(shí)，造成該塔的瓷瓶串閃絡(luò)，同時(shí)由于雷電流大，在通過(guò)桿塔入地時(shí)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(xiàn)路的防雷工作基本上經(jīng)歷了以感應(yīng)雷防護(hù)為主和以直擊類(lèi) 4 防護(hù)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 28 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 為主的兩個(gè)時(shí)期，隨著輸電電壓的提高，直擊累已轉(zhuǎn)為主要矛盾。 輸電線(xiàn)路防雷性能的優(yōu)劣主要由耐雷水平及雷擊跳閘來(lái)衡量。雷擊線(xiàn)路時(shí)，線(xiàn)路 絕緣不發(fā)生閃絡(luò)的最大電流幅值稱(chēng)為耐雷水平，以 KA 為單位，低于耐雷水平的雷電流擊于線(xiàn)路不會(huì)引起閃絡(luò)。每 100KM 線(xiàn)路每年由雷擊引起的跳閘次數(shù)稱(chēng)為雷擊跳閘率，它是衡量線(xiàn)路防雷性能的綜合指標(biāo)。 線(xiàn)路雷擊跳閘分析 1 輸電線(xiàn)路的感應(yīng)雷過(guò)電壓 當(dāng)雷擊路附近大地時(shí) ,由于電磁感應(yīng) ,在線(xiàn)路的導(dǎo)線(xiàn)上會(huì)產(chǎn)生 感應(yīng)過(guò)電壓 .根據(jù)理論分析與實(shí)測(cè)結(jié)果 ,當(dāng)雷擊點(diǎn)離開(kāi)線(xiàn)路的距離大于 65 米時(shí) ,導(dǎo)線(xiàn)上的感應(yīng)過(guò)電壓最大值為 :Ug≈ 25*﹤（ I1*h4） /S﹥ ,式中 Ug 為雷擊大地時(shí)感應(yīng)過(guò)電壓最大值 (KV),I1 為雷電流幅值 (KV),hd 為導(dǎo)線(xiàn)懸掛 的平均高度 (M),S 為雷擊點(diǎn)離線(xiàn)路的距離 (M)。 由于雷擊地面時(shí)雷擊點(diǎn)的自然接地電阻較大，雷電流幅值一般不會(huì)超過(guò)100KA，感應(yīng)過(guò)電壓一般不超過(guò) 500KV，對(duì) 35KV 及以下水泥桿線(xiàn)路會(huì)引起一定的閃絡(luò)事故，對(duì) 110KV 及以上的線(xiàn)路，由于絕緣水平較高，一般不會(huì)引起閃絡(luò)事故。 有避雷線(xiàn)輸電線(xiàn)路的直擊雷過(guò)電壓和耐雷水平 雷擊桿塔塔頂時(shí)的過(guò)電壓和耐雷水平 雷擊桿塔頂時(shí)，線(xiàn)路絕緣上過(guò)電壓最大值： Uj=Il(BRch+B(Lgt/)+hb/)(1k),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合系數(shù) 主要手段。 雷擊避雷線(xiàn)檔距中央時(shí)的過(guò)電壓 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，雷擊檔距中間的避雷線(xiàn)時(shí)，發(fā)生線(xiàn)路跳閘的情況是極為罕見(jiàn)的，因此可不予考慮。 繞擊時(shí)的過(guò)電壓和耐雷水平 繞擊時(shí)的過(guò)電壓為： Us=,式中 Us 為雷擊點(diǎn)過(guò)電壓最大值 KV:I 為雷電流幅值 ,架空避雷線(xiàn)可有效的減少直擊導(dǎo)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 29 頁(yè) 共 33 頁(yè) 黑龍江 綏化 繞擊時(shí)的耐雷水平為： I2=U50%（ 4/Z） =U50%/100，式中 U50%是絕緣子串的 50%沖擊放電電壓： Z 是雷擊導(dǎo)線(xiàn)處的波阻抗： 4 是雷擊點(diǎn)左右兩側(cè)導(dǎo)線(xiàn)波阻抗并聯(lián)和雷擊到波阻抗為 Z/2 的導(dǎo)線(xiàn)上其阻抗近似等于雷電通道波阻 Z0時(shí)的雷電流比雷擊領(lǐng)歐時(shí)減半而構(gòu)成的。 輸電線(xiàn)路的雷擊跳閘率 沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定工頻電弧的概率稱(chēng)為建弧率，它與弧道中的平均電場(chǎng)強(qiáng) 度 有 關(guān) ， 也 與 閃 絡(luò) 瞬 間 公 頻 電 壓 的 瞬 時(shí) 值 和 去 游 離 條 件 有 關(guān) ：g=()*102,式中為 g 建弧率 ,E 為絕緣子串的平均運(yùn)行電壓梯度(KV/M). 有避雷線(xiàn)線(xiàn)路雷擊跳閘率 :N=NL.(Gp1+PaP2),式中 NL 為每百公里每年線(xiàn)路雷擊次數(shù) :g 為建弧率 E 是絕緣子串的平均運(yùn)行電他梯度 :g 是擊桿率 ,雙根避雷線(xiàn)平原取 1/6,山區(qū)取 1/4:Pa 是繞擊率 ,山區(qū)線(xiàn)路的繞擊率約為平地線(xiàn)路的 3 倍 :P1 是超過(guò)雷擊頂部的耐雷水平的雷電流概率 :P2 是超過(guò)累繞擊導(dǎo)線(xiàn)時(shí)耐雷水平的雷電流概率 . 根據(jù)以上分析提出改善和降低雷擊跳閘率的防范措施 :在確定輸電線(xiàn)路的防雷方式時(shí) ,應(yīng)全面考慮線(xiàn)路的重要程度 \系統(tǒng)運(yùn)行方式 \線(xiàn)路所經(jīng)地區(qū)雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱、地形地貌的特點(diǎn)、土壤電阻率的高低等條件，結(jié)合當(dāng)?shù)卦芯€(xiàn)路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，根據(jù) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的結(jié)果，因地制易采取合理的保護(hù)措施： 架設(shè)避雷線(xiàn)： 避雷線(xiàn)是高壓和超高壓輸電線(xiàn)路最基本的防雷措施，它主要目的是防止雷擊導(dǎo)線(xiàn)。兩外，避雷線(xiàn)對(duì)雷電流還有分流作用，可以減小流入桿塔的雷電流，使桿塔頂電位下降：對(duì)導(dǎo)線(xiàn)有耦合作用，可以降低導(dǎo)線(xiàn)上的感應(yīng)過(guò)電壓。 降低桿塔接地電阻 對(duì)于一般高度的桿塔，降低桿塔接地電阻是提高線(xiàn)路耐雷水平防止反擊的有效措施。土