【正文】 土壤。兩外，避雷線對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：對導(dǎo)線有耦合作用，可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。 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 29 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 繞擊時的耐雷水平為： 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)線處的波阻抗： 4 是雷擊點左右兩側(cè)導(dǎo)線波阻抗并聯(lián)和雷擊到波阻抗為 Z/2 的導(dǎo)線上其阻抗近似等于雷電通道波阻 Z0時的雷電流比雷擊領(lǐng)歐時減半而構(gòu)成的。 雷擊避雷線檔距中央時的過電壓 運行經(jīng)驗證明，雷擊檔距中間的避雷線時，發(fā)生線路跳閘的情況是極為罕見的，因此可不予考慮。 有避雷線輸電線路的直擊雷過電壓和耐雷水平 雷擊桿塔塔頂時的過電壓和耐雷水平 雷擊桿塔頂時，線路絕緣上過電壓最大值： 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。 線路雷擊跳閘分析 1 輸電線路的感應(yīng)雷過電壓 當(dāng)雷擊路附近大地時 ,由于電磁感應(yīng) ,在線路的導(dǎo)線上會產(chǎn)生 感應(yīng)過電壓 .根據(jù)理論分析與實測結(jié)果 ,當(dāng)雷擊點離開線路的距離大于 65 米時 ,導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓最大值為 :Ug≈ 25*﹤（ I1*h4） /S﹥ ,式中 Ug 為雷擊大地時感應(yīng)過電壓最大值 (KV),I1 為雷電流幅值 (KV),hd 為導(dǎo)線懸掛 的平均高度 (M),S 為雷擊點離線路的距離 (M)。雷擊線路時，線路 絕緣不發(fā)生閃絡(luò)的最大電流幅值稱為耐雷水平，以 KA 為單位，低于耐雷水平的雷電流擊于線路不會引起閃絡(luò)。 輸電線路的防雷工作基本上經(jīng)歷了以感應(yīng)雷防護為主和以直擊類 4 防護輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 28 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 為主的兩個時期，隨著輸電電壓的提高，直擊累已轉(zhuǎn)為主要矛盾。直擊雷可以氛圍三種情況，即雷擊桿塔塔頂 ，雷擊避雷線檔距中間：壘雷繞避雷線擊于導(dǎo)線 繞擊。 輸電線路上出現(xiàn)的大氣過電壓有兩種，一種是雷直擊于線路引起的，稱為直擊雷過電壓：另外一種是雷直擊線路附近地面，由于電磁感應(yīng)所引起的，成為感應(yīng)雷過電壓。 雷電對輸電線路的危害：輸電線路縱橫交錯，望望易受雷擊，雷擊線路時常造成絕緣子閃絡(luò)事故，而多數(shù)雷電發(fā)生時常伴有大風(fēng)大雨，沿線的樹木等倒落在線路上，導(dǎo)致倒桿斷線等事故經(jīng)常發(fā)生。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)運行部門的工作負(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。 在 110KV 線路上安裝合 成絕緣外套避雷器來保護線路，這在我國尚屬首次，運行經(jīng)驗表明在線路上安裝適合線路運行的合成絕緣外套金屬氧化物避雷器來保護線路是一種經(jīng)濟的、有效的，可行的方法，是一種值得推薦的、有效的山區(qū)線路防雷方法。這些避雷器選擇了適應(yīng)線路運行的參數(shù)，經(jīng)過帶電監(jiān)測研究，證明避雷器的性能能夠滿足在線路上運行的需要，同時經(jīng)過一個多雷雨季節(jié)的運行經(jīng)驗證明這種改進的防雷措施對于山區(qū)線路的防雷是經(jīng)濟的、有效的。 避雷器五次動作，使壽遵線五次受到避雷器的保護，避免了線路五次跳閘，所以安裝避雷器的效果是明顯的。 避雷器的動作情況 截止 1998 年 6 月，避雷器總共動作了 5 次，其中 1997 年的雷雨季節(jié)期間動作了 2 次，都在 140 號桿塔的 A 相， 1998 年避雷 器動作了 3 次， 138 號桿塔 A 相各一次。為了檢驗避雷器的性能，在雷雨季節(jié)過后，隨機抽取了兩只避雷器，然后帶電拆下進行了試驗。 表 8 氧化鋅避雷器具體安裝情況 桿塔號 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 避雷器的運行狀況分析 避雷器帶電試驗 17 只避雷器在進行交接試驗后， 1996 年 12 月在壽遵線上安裝，并于 1996年 12 月進行了第一次帶電試驗，以積累避雷器帶電試驗的初始數(shù)據(jù)：然后在雷雨季節(jié)開始后每個月進行了帶電擦拭。 考慮到在直線桿塔上避雷器暗轉(zhuǎn)個位置緊臨絕緣子串，此時絕緣子串上的電壓分布是否會影響避雷器的電位分布，繼而影響避雷器的泄漏電流，從而加輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 26 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 速避雷器的劣化過程，縮短避雷器的使用壽命，為此在沙河試驗大廳進行了模擬試驗，試驗的結(jié)果顯示，避雷器的這種安裝位置對于避雷器的使用壽命影響很小，也基本不會影響帶電試驗的試驗結(jié)果。試驗結(jié)果合格。 表 7 局 部放電試驗結(jié)果 軸向拉力 /* 0 500 750 局部放電 /PC 45 45 45 試驗結(jié)果表明，當(dāng)軸向機械負(fù)荷加到額定破壞負(fù)荷時，局部放電沒有變化，所以其機電性能是穩(wěn)定的，達(dá)到了設(shè)計要求。 表 5 110KV 帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器的間隙特性 項目 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，避雷器長期運行在相電壓下，且線路運行條件比變電站內(nèi)的運行條件苛刻，為了避雷器運行的可靠性，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)運行電壓由 73KV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 25 頁 共 33 頁 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)見表 6。當(dāng) WGMOA 懸掛在線路上運行時，其運行狀況可隨時得到監(jiān)視，且安裝方便，保護特性相對來說較好，僅決定于避雷器的殘壓。 GMOA 的外串間隙在線路成廠運行時能夠隔離電網(wǎng)運行電壓，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 故障損壞時允許線路繼續(xù)運行，但是這種避雷器的保護特性較差，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。隨著我國硅橡膠技術(shù)的發(fā)展，我國也相繼研制成功了 110KV、 220KV 的復(fù)合外套氧化鋅避雷器，表 4 是北京某公司研制的 110KV 復(fù)合外套氧化鋅避雷器的電氣特性。 隨著國內(nèi)硅橡膠技術(shù)的發(fā)展，近些年研制成功的復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器就是一種適合懸掛于線路桿塔上的避雷器，與傳統(tǒng)的瓷外套避雷器相比，它除去了笨重的外套，改用新型硅橡膠復(fù)合有機外套，因而它具有重量輕的優(yōu)點，甚至在復(fù)合外套避雷器損壞時能允許線路繼續(xù)運行，而其電氣特性、保護特性方面大體與瓷外套避雷器相當(dāng)。實施后的絕緣子爬電距離、泄漏比距與實施前的對照表參見表 3，從表中可以明顯看到線路的絕緣水平有較大幅度的提高。 壽遵線路 129— 167 號桿的改進情況 接地的改善 129— 167 號桿中接地電阻提高的桿塔有 11 基： 12 13 13 1313 14 15 15 16 16 167 號見表 1。 220KV 新杭一回全長 ，于 1960年 9 月 28 日投運，自 1962 年起在線路上安裝了大量的磁鋼棒進行測量記錄，通過 1962 年至 1988 年的雷電流幅值記錄和 1961 年至 1994 年的線路雷擊跳閘率分子指出，雷擊是有選擇性的，線路全長一半左右無雷擊記錄，多雷區(qū)和易擊點約占全線的三分之一，加強多雷區(qū)和易擊點的防雷措施能顯著降低雷擊跳閘率。壽遵線是承德地區(qū)與電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線，位置重要，該線路又是承德地區(qū)雷擊事故較多的線路之一，由于這些桿近一半在山頂山，所以雷擊 點的查找以及瓷瓶串的更換困難，工作量很大。 1 線路的基本情況及改造情況 壽遵線路的基本情況 承德地區(qū)位于燕山山脈深處，高山大嶺約占 40%，雷電活動非常頻繁，年雷電日 40日以上，每年由于雷擊而引起的故障占全年運行故障的 60%左右。由于近些年 110KV 及以上電壓等級的合成絕緣外套金屬氧化物避雷器的研制成功，為解決線路的防雷提供了一種新的手段。 電網(wǎng)中的事故以輸電線路的故障占大部分，輸電線路的故障又以雷擊跳閘占的比重較大，尤其是在山區(qū)的輸電線路中，線路故障基本上是由于雷擊輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 20 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 跳閘引起的，根據(jù)運行記錄，架空輸電線路的供電故障一半是雷電引起的，所以防止雷擊跳閘可大大降低輸電線路的故障，進而降低電網(wǎng)中事故的發(fā)生頻率。 七、輸電線路防雷改進措施的研究 通過在華北電網(wǎng)雷電活動頻繁地區(qū)的壽遵 110KV 線 路上采用合成絕緣子外套金屬氧化無避雷器改進防雷措施的研究。 （ 4）對被澆灌在保護帽內(nèi)的接地引下線，采取的方式可為將引下線從保護帽內(nèi)敲出，再重新澆灌保護帽或?qū)⒁戮€鋸斷重新焊接。 （ 2）對安評 中查出的接地電阻不合格的桿塔接地放射線進行開挖檢查，如只有兩根放射線，應(yīng)重新對本桿塔的未敷設(shè)放射線側(cè)進行重新敷設(shè)，并進行焊接。 P(歐 .米 )=500=2020=5000 最大長度 (米 )4080100 (5) 接地體的選擇 :采用搭接方式 ,兩接地體搭接方式 ,兩接地體搭接長度不得小于 78MM. (6) 防腐 :焊接部位必須處理干凈再做防腐處理 . (7) 為了減少相臨接地體的評比作用 ,水平接地體之間的接近距離不得小于 5 米。 （ 3） 接地電阻值不能滿足要求時，可適當(dāng)延伸接地體放射線，直至電阻值滿足要求為止，個別山區(qū)，如 巖石地區(qū)，當(dāng)射線已達(dá) 8 根 80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 19 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 米以上者，可不在延長。 土壤電阻率在 2020 歐 .米以上的桿塔：采用六至八根放射線不小于80 米的 Q12 圓鋼（熱鍍鋅）進行敷設(shè)并焊接。 有架空地線的線路桿塔的接地電阻 土壤電阻率（歐 .米） 100 及以下 100 以上至 500 500 以上至 1000 1000 以上至 2020 2020 以上 工頻接地電阻（歐） 10 15 20 25 30 （ 1） 接地放射線 土壤電阻率在 1000 歐 .米以以下的桿塔：采用四根放射線不小于 27米的 Q12 圓鋼（熱鍍鋅）進行敷設(shè)并焊接。 設(shè)計接地網(wǎng)改造形式 方案：利用絕緣搖表采用四極法進行土壤電阻率的測試，以及采用智能接地電阻測試儀，直 測土壤電阻率。該線路在改造后的 2020 年至今近雷雨年度里未發(fā)生過雷擊故障。通地改造使桿塔地網(wǎng)的接地電阻值大幅度降低，從而使線路的耐雷水平從理論上得到大大提高。因此在 2020 年進行安全性評價的機會，對 35220KV 線路桿塔接地網(wǎng)進行了一次普測接地電阻，并與設(shè)計資料進行比較，分析總結(jié)進行了 244 基桿塔接地網(wǎng)進行統(tǒng)一改造。高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成反比，根據(jù)各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能的降低桿塔的接電阻，這是提高高壓送電心路耐雷水平的基礎(chǔ)，是最經(jīng)濟、有效的手段，對于土壤電阻率較高的疑難地區(qū)的線路，則應(yīng)跳出原有設(shè)計參數(shù)的框框，特別是要強化降阻手段的應(yīng)用，如增加埋設(shè)深度，延長接地極的使用，就近增加垂直接地極的運用。但由于其費用較高，且安裝區(qū)段與歷年來的雷擊記錄點密切聯(lián)系，故綜合考慮后未進行推廣運用。每年雷季前進行避雷器動作情況檢查，雷季結(jié)束進行記錄，分別是： A 相動作 一次、 C 相動作兩次。鑒于上述原理，在分析黃山電網(wǎng)雷擊跳閘資料的基礎(chǔ)上，有選擇的在 110KV 陳太 484 線 29， 110KV 苦太 911 線 17， 110KV 萬巖 922 線 22塔共計安裝了 9只帶串聯(lián)間隙的 YH10CX95/300 型金屬氧化物避雷器，在 110KV 祁 941 線 110KV 巖金 918 線 77塔安裝了 6 只無間隙的 HY10WZ108/281 型金屬氧化物避雷器掛網(wǎng)同時運行。雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時，由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用，將分別再導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。 加裝線路避雷器以后，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時，雷電流的分流將發(fā)生變化，一部分雷電流從避雷線傳入相臨桿塔，一部分經(jīng)塔體入地，當(dāng)雷電流超過一定值后，避雷器動作加入分流。因此，線路的耐雷水平與 3 個重要因素有關(guān)，即線路絕緣子的 50%放電電壓、雷電電流強度和塔體的沖擊接地電阻。 當(dāng)