【正文】 最后還要感謝百忙之中來參加我的論文答辯及評審的老師們。在他的指導與幫助下我才能完成此篇設計。使絕緣子的50%擊穿電壓由85kV提高到118kV，在線路與絕緣子接觸的部分加強一些絕緣措施，如涂刷絕緣漆等方式，提高線路的局部絕緣。（第1,5,10,15,20 本次設計改造所需材料 名稱規(guī)格數(shù)量鍍鋅鋼管DN65128根鍍鋅扁鋼6*60*1000032根鍍鋅扁鋼6*63*190140根鋼絞線GJ25雙頭抱箍190mm140組針式絕緣子P15T528個降阻劑FDJ03橫擔∠6361200280根氧化鋅避雷器HY5WS17/5033組表512 設計改造材料 結 論通過以上五個章節(jié)的敘述，分別闡述了電力對煤礦生產(chǎn)的重要性，國內外研究現(xiàn)狀；雷電的發(fā)展過程和雷電參數(shù)以及雷電對于配電線路的影響，本段線路的基本情況，常用的防雷措施，避雷防雷措施的分析，具體的避雷防雷方案的制定。8. 氧化鋅避雷器：規(guī)格為HY5WS17/50，因為第一基桿塔有六根導線，因此裝設兩組避雷器，在其他有接地裝置的桿塔分別裝設一組避雷器，因此共裝設33組避雷器（第1,5,10,15,204. 雙頭抱箍：規(guī)格為190mm，在架設避雷線的時候使用，沒基桿塔使用一組，共需要140組。每隔4個桿塔裝設一個接地極，因此共需要裝設32個接地極。 圖511 間隔五基桿塔裝設線路避雷器絕緣子兩端的電壓圖512 間隔六基桿塔裝設線路避雷器時絕緣子兩端電壓 避雷器由于其價格昂貴，并且需要有接地裝置，因此要選擇性的安裝?！?7】 仿真驗證本次仿真主要驗證的是避雷器保護絕緣子的特性以及具體的避雷器的安裝相隔桿塔數(shù)量，以下是具體的仿真過程： 圖58 仿真模型圖 圖59中線1代表的是加裝了避雷器桿塔絕緣子兩端的電壓，線2代表的是桿塔上避雷器的壓降。同時考慮到線路避雷器價格昂貴的原因，綜合經(jīng)濟性的考慮，本設計采用線路避雷器以提高線路耐雷水平的合理的做法就是在重要桿塔針對性的安裝線路避雷器。因為避雷器的分流遠遠大于從避雷線上分流的雷電流，這種分流的耦合作用將使導線的電位提高，使導線和桿塔之間的電位差小于絕緣子串的閃絡電壓，絕緣子不會發(fā)生閃絡，因此，線路避雷器具有很好的鉗電位作用，這也是線路避雷器防雷的明顯特點。這種方法即經(jīng)濟又實用，可以有效的提高線路的局部絕緣，線路的安全可靠供電性能得到了很大的提高。該式表示距離桿塔中心S處雷落，該雷引起線路閃絡的概率。同樣如果將P10T型絕緣子更換為更高級的P15T或P20T型絕緣子，就可以將50%沖擊閃絡電壓提高很多，以P15T為例，可以將50%沖擊閃絡電壓從85kV提高到118kV左右。2. 在10kV線路上還有高壓隔離開關、高壓跌落式熔斷器如果采用陶瓷做絕緣體的話線路的耐雷水平也會提高。對于本段線路的桿塔，接地極與引下線之間的焊接，可以使用氧乙炔焊功電弧焊，以確保接觸良好牢固。此外，根據(jù)煤礦電工手冊的規(guī)定，接地極與引下線的連接宜用焊接。扁鋼應側放而不可平放，側放時散流電阻較小。具體的實施方法是，首先在選定埋設接地極的地點劃好一個5*5的正方形，溝上部稍寬，底部漸窄，底溝如有石子應清除?！?0】，【14】，為了減小相鄰接地體的屏蔽效應，垂直接地體的距離一般為5m，當受到地方限制時可以適當減小。(2)采用瀝青碎石地面或在接地裝置上面敷設50～80 mm厚的瀝青層，其寬度應超過接地裝置2 m。（m）A為因屏蔽影響使接地電阻增加的系鋪設水平接地體的時候，首先要挖開上部寬下部窄的梯形槽，～，如圖55，在底部鋪入一半降阻劑，然后再將水平接地體放入，待接地體與引下線焊接完畢以后，再將剩余的降阻劑放入其中，最后將細土回填并務實，對于尺寸和降阻劑用量，可以根據(jù)具體的實際情況而定，如表57：如表58可見，當線路的總長度相同的時候，由于電極形狀的差異，A之會有顯著的差異，并且直線型時的A值最小，但是接地極的長度就會過大。水平接地體的接地電阻為： (58)式中：為電阻率。除此之外，降阻劑還具有良好的均壓作用，改善電位分布，從而降低跨步電壓和接觸電壓。其中電子導電型受氣候因素影響較小，長效性好。對于已經(jīng)安裝了避雷器的最后一基桿塔，接地裝置已經(jīng)安裝，且接地電阻在29Ω左右，當?shù)氐耐寥离娮杪矢哌_300Ω*m左右，因此，采用加大接地體的尺寸，水平外延接地體，外引接地，深埋接地極這幾種方法已經(jīng)不太適合，其中水平外延接地體和外引接地的方法一般適用于變電站等，對于降阻劑和換土兩方案，由于該段線路所在地區(qū)就是沙漠地區(qū)，在近距離的地方也很難找到電阻率比較低的合適的土壤，如果使用會加大成本，因此可以采用降阻劑。由于全線架設避雷線，不必每一基桿塔都設置接地極，一般情況下每200～300m設置一個接地極。若以B相計算，同樣采用保護角為25176。避雷線的安裝需要在桿塔頂部先固定一個雙頭抱箍架起一定的高度，然后在雙抱箍的頂部安裝一塊扁鋼，在扁鋼上安裝一個絕緣子，以便避雷線的架設。[10]下面對于全線架設避雷線對于線路耐雷水平進行分析：(1)無避雷線時雷擊塔頂時的耐雷水平，由公式 I= (53) ； 取29Ω；*12；取85kV；。當避雷線保護輸電線路時，其保護范圍用保護角表示更為實用，所謂保護角是指避雷線的鉛垂線和避雷線與邊導線連線之夾角，保護角越小，對導線直擊雷的防護越可靠，雷擊導線的概率越小。根據(jù)電工手冊得：避雷線鋼絞線GJ25的結構和技術指標[10]如表52所示：鋼芯鋁絞線LGJ70的結構與技術指標如表53：[10]本段線路導線型號為LGJ70，因此，避雷線的型號應該選擇GJ25。以下是對著幾種方案的具體分析。所以本段線路的10kV架空線避雷防雷措施設計方案為：1全線架設避雷線；2降低桿塔的接地電阻；3加強線路絕緣；4選擇性的安裝線路避雷器。仿真模型圖如圖43： 表46 YH5WS17 /50型避雷器的伏安特性電流A電壓V1047112532150001795321487電流A+00+01+02+03+04電壓V2571830781368424409552776 圖42 YH5WS17 /50型避雷器的伏安特性曲線圖44中曲線1為遭受雷擊時未加裝避雷器桿塔上絕緣子兩端的電壓，曲線2為遭受雷擊時加裝了避雷器的桿塔上絕緣子兩端的電壓。在本次10kV架空線防雷設計中根據(jù)線路電壓等級，選用YH5WS17/50型氧化鋅避雷器，以下是此型號避雷器的參數(shù)和伏安特性曲線[10]。 避雷器的安裝避雷器的工作過程可分為三個階段：限壓、熄弧和恢復。中國在年平均雷電日20 的地區(qū)，雷電流幅值概率為： (411)式中I為雷電流的幅值（kA）。 加強線路絕緣要考慮線路絕緣首先要考慮雷擊造成的線路閃絡。在確定本次設計降低桿塔的接地電阻的措施時，應根據(jù)所設計的線路原有的運行狀況、氣候條件、地理環(huán)境以及土壤因素等條件進行分析設計。通過以上的計算可以發(fā)現(xiàn)，桿塔的接地電阻直接關系到雷擊塔頂時的耐雷水平。 降低桿塔的接地電阻 線路的接地電阻直接關系到線路的耐雷水平，避雷器的作用是當線路受到雷擊時，避雷器優(yōu)先動作，將雷電流經(jīng)過接地裝置導入大地，從而保護絕緣子，避免了發(fā)生閃絡；避雷線和避雷針則是影響雷電先導，使雷電對避雷線和避雷針放電，然后經(jīng)過接地裝置將雷電流導入大地，如果接地電阻過大，雷電流就不能及時的導入大地，因此可能造成反擊，對線路和設備造成損害。常規(guī)的做法是：將單根避雷線改為雙根避雷線，甚至在導線下方增設耦合地線，作用是增強導線、地線間的耦合作用[2]。當雷擊塔頂時，導線上的感應過電壓為 (44)式中，I為雷電流幅值；（kA） 為導線懸掛的平均高度。線間距離越遠，則耦合系數(shù)越小，導線上感應過電壓越高[2]。[9](1)無避雷線時的感應雷過電壓:有關規(guī)程規(guī)定，在雷擊地點和輸電線路之間距離s大于65m時，則感應雷過電壓的計算公式如下[2]： (41) 其中：I為雷電流的幅值(kA)； 為導線懸掛的平均高度（m)； s為雷擊點到線路的距離(m)。由于避雷針的接閃器是將雷電引向避雷針的，因此會增加雷擊的概率。這對于本次設計中很難實現(xiàn)。如果想要保護線路的全長，則避雷針的架設高度就會很高，桿塔的高度相應就會升高，成本太大，很不符合經(jīng)濟標準。雖然它在防雷過程中有很好的效果，但是在本課題的研究中，對于煤礦10kV架空線的防雷過程中卻存在以下問題。本次設計的主要內容有以下幾種，如框圖38所示： 圖38 主要的研究內容降低桿塔接地電阻的方法主要有以下措施，如圖39。雖然線路兩端加裝有線路避雷器，但是依然發(fā)生多次雷擊跳閘停電事故，直接影響北翼風井風機的正常運行，表明北翼風井供電系統(tǒng)的防雷措施存在嚴重不足。（備注：因無法得到所研究架空線路的具體資料，本參數(shù)參考相關資料）取以上典型線路參數(shù)進行計算，Uj＝*Ij，假設雷電電流為20kA，得Uj為224kV，耐雷水平Ij＝U50%/，U50%指絕緣子50%放電電壓（即放電電壓平均值），U50%為100 kV。如下圖： 31 北翼風井雙回路桿塔 32 北翼風井桿塔引下線 33 北翼風井桿塔地形環(huán)境 現(xiàn)場調研情況經(jīng)實地勘察，北翼風井架空線路有絕緣子串破損，桿塔旁有數(shù)個被強電流破壞的絕緣子和氧化鋅避雷器。北翼回風斜井供電的兩回架空線路在1桿塔同桿架設，1桿塔頂部安裝有6個氧化鋅避雷器，桿塔底部有兩根Φ12的鋼筋接地。（4）防止線路中斷供電，可以采用雙回路，自動重合閘等措施加強線路的連續(xù)可靠性供電。 措施有：（1）防止雷直擊導線，可以沿線架設避雷線，有時還要裝避雷針與其配合。相對于直接雷的高強度破壞性強等特點，感應雷的影響比他小，但是感應雷與直擊雷相比，直擊雷一次只能對線路的一個點造成很大損害，但是感應雷可以大范圍的在多個地點同時發(fā)生，對線路的危害范圍更大，而且，感應雷的產(chǎn)生可以是由于雷云對地放電，也可以是因為雷云與雷云之間的放電，其發(fā)生的概率遠遠大于直擊雷，對于沒有防雷保護措施的10kV配電線路，感應雷的影響同樣十分的嚴重?？梢哉J為雷電流的陡度與幅值為線性關系，幅值越大，陡度也越大[4]。如圖223）等效余弦波雷電流波形的波頭部分，接近半余弦波，其表達式為 式中，I為雷電流的幅值（kA)；w為角頻率，由波頭決定，/。式中為某一固定的電流值，其中αβ是兩個常數(shù)，t為作用時間。[2](5)雷電流的幅值、波形和陡度 ? 雷電流的幅值規(guī)程規(guī)定：雷電流是指雷擊于Rj≦30Ω的低接地電阻物體時，流過該物體的電流。(3)雷電波阻抗雷電通道在主放電時如同導體，雷電流在導體中流動，和普通的導線一樣，具有某一等值波阻抗，稱為雷電波阻抗。[4] 表21 地區(qū)雷電強度的分類雷暴日＞90雷電活動特殊強烈地區(qū)雷暴日≥40多雷區(qū)(如華南某些地區(qū))；雷暴日為15～40中等雷電活動強度地區(qū)雷暴日≤15少雷區(qū)(如西北地區(qū)) (2)落雷密度雷暴日和雷電小時的統(tǒng)計中，并沒有區(qū)分雷云之間的放電與雷云對地的放電。 第二章 雷電概論 雷電的概念雷擊是指一部分帶電的云層與另一部分帶異種電荷的云層，或者是帶電的云層對大地之間迅猛的放電。雷電對這些電力設備的安