【正文】 10T 絕 緣子串的參數(shù) 以 10kV 線路最多發(fā)的感應雷為例，根據(jù)公式 U=25（ I dh /s），可以計算得到距離該瓷件高度 (mm） 最大直徑 (mm） 頂線槽 (mm） 側(cè)線槽 (mm） 螺紋直徑 (mm） 爬電距離 (mm） 擊穿電壓 (kV） 50%閃絡 (kV） 耐受電壓 (kV） 重量 (kg) 105 145 11 9 M16 195 95 85 75 2 21 線路不同距離、不同雷電流作用下感應過電壓的數(shù)值如表 44 所示。配電線路雷擊閃絡率主要考慮兩個因素：一個是絕緣子的閃絡判據(jù)，取絕緣子的雷電沖擊 %50U 放電電壓值。在下章的具體方案的設計中會進行具體的分析設計。并且還要考慮經(jīng)濟性的條件，制定 合適的設計，保證線路的可靠性運行，避免投資過高。尤其是雷擊塔頂時，因為桿塔的接地電阻太高，大大降低了雷擊桿塔時線路的耐雷水平，若能將接地電阻降到 10 歐姆以下，線路的耐雷水平可以提高 2 倍以上。雷擊導線附近地面和雷擊導線時，雖然桿塔的接地電阻沒有直接影響到線路耐雷水平，但是，由于線路耐雷水平比較低，采用了避雷線和避雷器等措施都要依賴到桿塔的接地電阻來迅速的將雷電流導入大地，因此，降低該段線路桿塔的接地電阻是十分重要的。 雷擊塔頂時的耐雷水平，由公式 ?I? ? ???????? ??? %50 hLRKUdgtchc （ 410） 其中： Kc 取 ； Rch 取 29Ω； Lgt 為 *12； U%50 取 85kV； hd 取 。所以無論采用以上三種方式中的哪一種都離不開設法降低線路的的接地電阻來取得更好的效果。對于架設全線避雷線在接下來的具體方案中會進行詳細的設計。 根據(jù)有關(guān)規(guī)定， 35kV 及其以下全線不架設避雷線，主要原因有：中性點不直接接地，不容易跳閘； 絕緣水平低，即使架設避雷線，對導線的反擊的作用也不是很大，對于經(jīng)濟性考慮不適合全線架設避雷線 [10]。耦合系數(shù) cK 的提高可以減小雷擊塔頂時作用在絕緣子串上的電壓，也可以減少感應過電壓分量，提高耐雷 水平。當 jU39。(dgtchdgtchjhLRIIhLRIUUU (45) 通過上面的公式可以得到：導線懸掛的高度、桿塔的電感、接地電阻的大小、雷電流的幅值直接關(guān)系到雷電過電壓的大小，如果雷電過電壓大于等于絕緣子的 50%雷電沖擊放電電壓時，桿塔將會反擊作用于導 線，在中性點直接接地的配電線路中，有可能使得線路跳閘，此線路的耐雷水平為： UI??? (46) 由于我國 60kV 以下的電網(wǎng)采用中性點非直接接地，如果雷電流的幅值大于耐雷水平，會發(fā)生塔頂對于一相導線的放電，由于工頻電流較小，不能形成穩(wěn)定的工頻電弧，所以不會造成線路的跳閘，仍能安全的送電，只有當另一相發(fā)生 反擊時，造成兩相導線之間絕緣子串的閃絡，形成相間短路時，才會出現(xiàn)大的短路電流，雷擊塔頂，第一相絕 18 緣閃絡后，可以認為該相導線具有塔頂?shù)狞c位，由于第一相導線與第二相導線的耦合作用，兩相導線的電位差為 [2]： )1)(()1(39。 ?? (44) 式中， I 為雷電流幅值； （ kA） dh 為導線懸掛的平均高度。 ?雷擊塔桿時的過電壓及耐雷水平 當線路塔頂受到雷擊的時候，雷電流 I 將通過桿塔以及接地電阻 chR 然后流入大地，設桿塔的接地電感為 gtL ，可以求出等效電路的桿塔點位為： U=I chR + dtdILgt =I ???????? ? LR (43) 17 式中， I 為雷電流幅值（ kA）； chR 為桿塔的沖擊電阻（ Ω）； gtL 為桿塔的等效電感 (μH)。 直擊雷過電壓對于輸電線路的影響 [2]： (1)未架設避雷線的情況下直擊雷過電壓的影響 ?雷擊導線 :： 當雷電直擊導線后，雷電流沿著導線向著兩側(cè)流動，假定 0Z 為雷電通道的波阻抗， 2Z 為雷擊點兩側(cè)的導線的并聯(lián)波阻抗，若計及沖擊電暈的影響，可取Z=400， 0Z 可近似取 200，則雷擊點的電壓為 IZIZIUA 100422 ??? (42) 雷電流大小與雷擊導線的電壓成正比，如果雷電電壓超過線路絕緣的耐雷水平，則將發(fā)生沖擊閃絡，由以上可以得到線路的耐雷水平為 I= 100/%50U ， %50U 取 85kV。 ??U UKUK cc )1( ?? 式中， cK 為避雷線和導線之間的耦合系數(shù)，其值只決定于導線間的幾何尺寸與線間距。 16 (2)有架設避雷線的時候感應雷過電壓的影響 : 實際上避雷線是有接地裝置的，其電位約等于為零，相當于在其上面疊加了一個極性相反，幅值相等的電壓（ U），這個電壓由于耦合作用，在這個電壓由于耦合作用，在導線上產(chǎn)生的電壓為 UKUK cc ??? )( 。因此后面的降低桿塔的接地電阻對于架空線的防雷就非常有必要了。 15 架設避雷線 051 01 52 02 53 03 5耐雷水平/ k A2 0 4 0 6 0 8 0桿 塔 接 地 電 阻 /1 代 表 避 雷 線 距 上 端 導 線 0 . 2 m2 代 表 避 雷 線 距 上 端 導 線 0 . 4 m?12 圖 41 避雷線安裝高度與耐雷水平的關(guān)系圖 避雷線主要通過分流作用，以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低桿塔頂部電位。 (5)避雷針的使用會導致雷擊概率的增加。 (4)電磁感應問題。我國國標規(guī)定避雷針距被保護物的空氣中的距離大于等于 5 米，避雷針距被保護物體的接地裝置間的地中距離大于等于 3米。 (3)容易引起反擊。避雷針往往安裝在桿塔上，對于檔距中央的線路有的地方保護不到，如果安裝在檔距中間的避雷線上，安裝難 度較大，在運行時受風力等外部因素的影響，如發(fā)生偏轉(zhuǎn)會減小導地線之間的距離，帶來安全風險。 (1)避雷針主要用來防止直擊雷帶來的危害，而對于 10kV 架空線路影響較多的是感應雷的影響，有關(guān)資料顯示， 10kV 的配電線路中，感應雷引起的故障比例在 90%以上。避雷針一般適用于保護那 些比較低矮的地面建筑物以及保護高層樓房頂上的突出設施，特別適合保護那些需要防雷引下線與內(nèi)部各種金屬管道隔離的建筑物。 降 低 桿 塔 接 地 電 阻 的 方 法采用降阻劑換土進行化學處理外引接地深埋接地極 圖 39 降低桿塔接地電阻的方法 14 第四章 防雷措施分析 避雷針的使用 避雷針的結(jié)構(gòu)包括接閃器、支持構(gòu)架、引下線和接地裝置。根據(jù)以上分析，結(jié)合北翼風井兩回架空線路實際情況，建議加強該架空線路的防雷措施。 防雷措施和管 理建議 根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果，北翼回風斜井兩回架空線路沿山丘架設，線路大部分架設在山頂或山坡，全線無避雷線，擊桿率較高。 12 根據(jù)現(xiàn)場勘察和調(diào)研結(jié)果表明，北翼回風斜井兩回 10kV 架空線路架設地勢相對周圍較高，易受雷擊。 Ij＝ kA。 圖 37 測控裝置故障錄波圖 北翼回風斜井兩回架空線路為三角形布線，三相的布置橫擔長為 m，中相距橫擔高 ，平均線路高度 ，線路的耦合系數(shù)取 ，桿塔等效電感取 。 圖 35 損壞的絕緣子串 圖 36 損壞的避雷器 經(jīng)過查看 35kV 變電站值班記錄和北翼風井兩回出線高壓開關(guān)柜綜合保護測控裝置的事件追憶記錄，在 2020 年 1 月到 2020 年 8 月時間段內(nèi)，共發(fā)生跳閘 12 次，其中電流I 段保護動作為 10 次，電流 III 段動作 2 次，在 6~8 月跳閘次數(shù)為 8 次，占到總跳閘次數(shù)的 %。最后一基桿塔位于風 機房旁約 30m 的高坡頂端，加裝有 3 個避雷器，引下線為 Φ12 的鋼筋。兩回架空線路從 2桿塔開始分開架設，線路三相為 “上 ”字形排布，檔距約為 60m，兩回架空線路中間間距為 60 米，桿塔為 12m 錐形水泥桿，線路使用絕緣子為P10T。運行方式為一用一備，每一個月倒換運行一次。 在使用過 程中應根據(jù)線路的電壓等級、重要程度、當?shù)乩纂娀顒訌娙酢⒁延械木€路運行經(jīng)驗等采取合適的措施。降低建弧率的辦法有：適當增加絕緣子片數(shù)，采用不接地或者經(jīng)消弧線圈接地。（ 2）防止雷擊塔頂或避雷器后引起絕緣閃絡，可以降低桿塔的接地電阻，適當加強線路絕緣，在個別桿塔上采用避雷器等。 輸電線路防雷的主要任務是：采用技術(shù)上與經(jīng)濟上的合理措施，使系統(tǒng)雷害降低到運行部門能夠接受到的 程度，保證系統(tǒng)安全可靠運行。由于感應雷的發(fā)生條件相對于直擊雷更容易達到，所以，線路的避雷防雷設計應該主要針對于感應雷的防護。感應雷的幅值與諸多的因素有關(guān)，比如雷電對地放電的電流強度，雷擊點的位置，線路所在地區(qū)的土壤電阻率，線路的架設高度，桿塔的接地電阻等。 雷電對線路的影響 雷電對于輸配電線路的影響主要有直接雷和感應雷兩種，由于配電線路的絕緣水平一般比較低且線路中一般沒有避雷線等防雷避雷設施，直接雷的幅值往往是非常大的，高達數(shù)百千伏甚至更高，這種電壓對于線路以及系統(tǒng)的破壞性極強，配電線路幾乎是無法防護的，直接雷的跳閘率約為 100%，不過配電線路中直擊雷的發(fā)生概率并不高，對于10kV 配電線路影響較多的是感應雷的影響，有關(guān)資料 顯示， 10kV 的配電線路中，感應雷引起的故障比例在 90%以上。雷電流的陡度對過電壓有直接的影響，也是一個常用重要參數(shù)。這種波僅在大跨越、特殊高塔線路防雷設計時采用。如圖 21 2)斜角平頂波 其中波頭、陡度由雷電流幅值和波前時間決定，在防雷保護計算中，雷電流波頭 f? 采用 ,斜角平頂波的數(shù)學表達式簡單。當被擊物體的阻抗只是電阻 R 時，作用在 R 上的電壓波形 u 與電流波形 i 相同。 ?雷電流的波形 實測結(jié)果表明，雷電流的幅值、陡度、波頭、波尾雖然每次都不相同，但都是單極性的脈沖波，在防雷工程中，常常要將雷電流的波形等效為典型模式，可以用公式表達，便于計算波形， 3 種典型模式如下 : 1） 標準沖擊波 標準沖擊波是一個? ?tt eeIi ?? ?? ?? 0的雙指數(shù)函數(shù)波形。雷電流 的大小與氣象、自然條件等有關(guān)，只有通過大量的實測才能正確估計其概率分布規(guī)律。加之負極性的雷電流傳播的時候衰減比較小，對于設備的危害比較大，所以防雷計算一般都按照負極性雷電流來計算。根據(jù)理論研究和實測分析，我國有關(guān)規(guī)程建議取 300～400Ω。實際上地面落雷密度? 與年平均雷電日數(shù)有關(guān)，如果雷電日數(shù)增大，則 ? 也增大。實際上，雷云之間的放電遠遠多于雷云對地面的放電，雷云之間的放電與雷云與地面之間的放電之比在溫帶地區(qū)一般為 ～ 左右。雷暴日是指每年中有雷電的天數(shù)，在一天中只要聽到一聲雷響就算一個雷暴日；雷電小時是每年中總共有雷電的所有小時的數(shù)量，即 在一個小時內(nèi)只要聽到一聲雷響就算一個雷電小時。云層對大地的放電，則對建筑物、電子電氣設備和人、畜危害甚大。通過上一步的分析，對于選定的方案針對線路情況具體的分析，確定每一種方案的具體實施方法。 4 本次設計的主要內(nèi)容： （ 1）收集處理線路的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，得到線路的相關(guān)資料，以便于分析雷電的災害和考慮可用的防雷避雷方案； （ 2）針對線路的情況分析選擇可用的防雷避雷措施，具體分析可以使用的避雷防雷措施，對比每一種方案的可行性與必要性。煤炭作為我國的第一能源，在國民生產(chǎn)中扮演著重要的角色，這些年隨著不斷的開采，環(huán)境遭到了嚴重的破壞，事故頻發(fā)，嚴重威脅著我國的能源安全生產(chǎn)，需要保證產(chǎn)量和保護環(huán)境，就要應用到一系列的大型電力設備，以保證安全高效生產(chǎn)和最低程度的污染。物理降阻劑在工程上的運用已經(jīng) 有 20 多年的歷史，經(jīng)過不斷地實踐和改進，現(xiàn)在無論是施工工藝都已經(jīng)相當成熟。 使用廣泛的接地工程材料有金屬（常用的如扁鋼）、接地體、降阻劑和離子接地系統(tǒng)等。 金屬氧化物避雷器發(fā)展?jié)摿Υ?，是目前世界各國避雷器發(fā)展的主要方向，正在逐步取代傳統(tǒng)的帶間隙的碳化硅避雷器，也是未來特高壓系統(tǒng)關(guān)鍵的過電壓保護設備。普通閥式避雷器依靠的是間隙的自然滅弧能力，因此其滅弧能力不是很強，另外閥片的通流能力是有限的，所以他只能用于雷電過電壓的保護，而不能用于時間比較長的內(nèi)部過電壓保護，為了改進閥式避雷器的性能 ，因此在普通閥式避雷器的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種帶磁吹間隙的