【正文】 塔頂電位 Ut 與導(dǎo)線上的感應(yīng)電位 U1 的差值超過絕緣子串 50%的放電輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 17 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 電壓時，將發(fā)生由塔頂至導(dǎo)線的閃絡(luò)。 線路避雷器防雷的基本原理：雷擊桿塔時，一部分雷電流通過避雷線統(tǒng)到相臨桿塔，另一部分雷電流經(jīng)桿塔流入大地，桿塔接地電阻呈暫態(tài)電阻特性，一般用沖擊接地電阻來表征。 線路避雷器一般有兩種：一種是無間隙型；避雷器與導(dǎo)線直接連接，它是電站型避雷器的延續(xù)，具有吸收沖擊能量可靠，無放電時延、串聯(lián)間隙在正常運行電壓和操作電壓下不動作，避雷器本體完全處于不帶電狀態(tài)，排除電氣老化問題；串聯(lián)間隙的下電極與上電極（線路導(dǎo)線）呈垂直布置，放電特性穩(wěn)定且分散性小等優(yōu)點；另一種是帶串聯(lián)間隙型，避雷器與導(dǎo)線通過空氣間隙本連接，只有在雷電流作用時 才承受工頻電壓的作用，具有可靠性高、運行壽命長等優(yōu)點。 由于安裝避雷器使得桿塔和導(dǎo)線電位差超過避雷器的動作電壓時，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)。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)計中我們多考慮采用玻璃絕緣子。高壓送電線路的絕緣水平與耐雷水平成正比，加強(qiáng)零值絕緣子的檢測，保證高壓送電線路有足夠的絕緣強(qiáng)度是提高線路耐雷水平的重要因素。 2．高壓送電線路防雷措施 清楚了送電線路雷擊跳閘的發(fā)生原因，我們就可以有針對性的對送電線輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 16 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 路所經(jīng)過的不同地段，不 同地理位置的桿塔采取相應(yīng)的防雷措施。 序號 對照項目 反擊 繞擊 1 雷電流測量 電流較大（結(jié)合電流路徑） 電流較?。ńY(jié)合電流路徑） 2 接地電阻 大 小 3 閃絡(luò)基數(shù)及相數(shù) 一基多相或多基多相 單基單相或相臨兩基同相 4 塔身高度 較高 較低 5 地形特點 一般，不易繞擊 山坡及山頂易繞擊處 6 閃絡(luò)相別 耐雷水平低相（如下相） 易繞擊的相（如上相） 由以上公式可以看出，降低桿塔接地電阻 Rch、提高耦合系數(shù) k、減少分流系數(shù)β、加強(qiáng)高壓送電線路絕緣都可以提高高壓送電線路的耐雷水平。 2）高壓送電線路反擊成因分析 雷擊桿、塔頂部或避雷線時，雷電電流流過塔體和接地體，使桿塔電位升高，同時在相導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。 山區(qū)高壓送電線路的繞擊率約為平地高壓送電線路的 3 倍。高壓送電線路各種防雷措施都有其針對性，因此，在進(jìn)行高壓送電線路設(shè)計時，我們選擇防雷方式首先要明確高壓送電線路遭雷擊跳閘原因。從而大大提高黃山電網(wǎng)的安全可撫順運行水平，確保城市旅游業(yè)及工農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)生活用電。因此研究不受條件限制的線路防雷措施就顯得十分重要，將安裝線路避雷器、降低桿塔接地電阻、安裝可控放電避雷針進(jìn)行綜合分析運用，從它們對防正點雷形式的針對性出發(fā)，真正做到切實可行而雙能收到實際效果。而安裝耦合地線則一般適用于丘陵或山區(qū)跨越檔，可以對導(dǎo)線起到有效的屏蔽保護(hù)作用，用等擊距原理也就是降低了導(dǎo)線的暴露弧段。由于其防雷措施的單一性，無法在到防雷要 求。這些措施將從防止直擊雷跳閘、反擊雷跳閘兩個方面對線路防雷起到綜合作用。且由于線路大多處于高山大嶺， 降低雷擊跳部率對于日常線路設(shè)備輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 14 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 的運行維護(hù)人員來說將大大降低勞動強(qiáng)度，回此如何有效防止雷擊故障的發(fā)生，對防雷措施進(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來衡量的。線路末端，主電源線路為兩條 220KV 寧萬 289 2896 線有 110KV 陳太48績金 916 線路，黃山市作業(yè)國際性的旅游都市，每年政治保電、接待任務(wù)繁重，其特殊性對黃山電網(wǎng)的安全運行提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。在推廣應(yīng)用輸電線路用氧化鋅避雷器的同時，降低線路避雷線保護(hù)角和桿塔接地電阻，改善接地系統(tǒng)等常規(guī)線路防雷措施仍不能放松。及時跟蹤和總結(jié)線路避雷器運行經(jīng)驗，以使得這項線路防雷新技術(shù)得以有效應(yīng)用。在多雷區(qū)，輸電線路因雷擊引起跳閘的機(jī)率越平越高，線路用氧化鋅避雷器的應(yīng)用量大面廣，價格成本問題比較突出，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較仍需大量的運行經(jīng)驗來驗證。 （ 4）、根據(jù)運行經(jīng)驗，消雷器的防雷能力存在一定問題，故需對已加裝消雷器的部分桿塔進(jìn)行改造?？煽胤烹姳芾揍槍拥仉娮璧囊蟊容^寬松，一般 10 歐姆以下即可，對于土壤電阻率高的地方，可以放寬到30 歐姆。 （ 2）、可控放電避雷針造價較避雷器低，保護(hù)效果好，維護(hù)工作量小。 （ 4） 為充分利用有限資金以求得最佳效益，應(yīng)根據(jù)運行經(jīng)驗，為爭較準(zhǔn)確的選擇線路防雷避雷器的安裝地點。 （ 2） 輸電線路常規(guī)的防雷保護(hù)措施僅能部分的減少線路雷擊跳閘次數(shù)， 為大幅度降低或消除線路雷害事故，必須采取更有效的新措施。 8 小總結(jié) （ 1） 根據(jù)對我國不同年平均雷暴日地區(qū)輸電線路雷擊跳閘情況的分析，并參照國外的研究成果，可以認(rèn)為：地面落雷密度 r 與年平均雷暴日數(shù) Td 呈非線性關(guān)系；線路因地形地貌影響呈現(xiàn)出明顯的選擇性，會形成易擊段易擊點。如以前者相應(yīng)概率下的相對危驗因數(shù)為 ，則后者比 還要小，即根本不會發(fā)生閃絡(luò)。未安裝線路避雷器時 220KV 線路反擊耐雷水平僅為 32KA(桿塔接受能力電阻 50Ω )。其間，所裝 4 支 MOA 共動作 6 相次，線路均未發(fā)生閃絡(luò)，開創(chuàng)了我國長江流域 220KV線路無避雷線運行的先河。原為單回路，改成雙回路后，頂端原兩根避雷線改為運行的相線，成為無避雷線的雙回路跨江段。但安裝了線路金屬氧化物避雷器后則可消除雷擊跳閘事故。據(jù)統(tǒng)計，截止到 1993 年，在 6 7 275 和 500KV 線路上運和的線路MOA 已達(dá) 30000 支 ,且均取 得良好的效果。 1988 年 275KV 合成絕緣子線路 MOA 也已在雙回線路上運行。取得了在這瞟桿塔上從未出現(xiàn)過的防國擊閃絡(luò)的良好效果 [12]， [13]。 1980 年美國 AEP 和 GE 公司開始開發(fā)線路防雷用 MOA。然而在應(yīng)用了線路金屬氧化物避雷器后，卻出現(xiàn)了重要的變化。 研究結(jié)果顯示，在同桿雙回線路的一回線路上增加絕緣子，確實可使雙回線路同時跳閘的概率降低，但無法完全消除同時跳閘事故。 上述結(jié)果表明，不平衡絕緣方式下雙回線路同時閃絡(luò)的概率 較目前平衡絕緣方式下有降低。根據(jù)實測的線路絕緣雷電沖擊放電電壓，對 ZGU115 型塔采用不平衡絕 緣后線路的雷擊反擊閃絡(luò)概率進(jìn)行了統(tǒng)計計算給出山了如表 3 所示的具體結(jié)果。該 110KV同桿雙回線路原均采用 110KV 合成絕緣子。但運行經(jīng)驗表明，此種作法效果不大。國內(nèi)外此種線路的運行經(jīng)驗表明，會產(chǎn) 生同塔雙回線路的絕緣子相繼反擊的現(xiàn)象，從而造成雙回路同時跳閘。 6 同桿雙回線路不平衡絕緣的防雷效果 同桿雙回線路因線路走廊占地少，近年來有一定發(fā)展。此外，澳大利亞在一條幾百 km 長的 330KV 線路上，全線架設(shè)了耦合線，在一條雙回路 330KV 線路上也架設(shè)一根耦合線來提高耐雷性（ 1968年國孫大電網(wǎng)會議報告第 3304 號）。 將上述 3 條線路平均， ne/n= 或 ne=： 1?，F(xiàn)從運行經(jīng)驗來觀察其防雷效果。 a， n=， ne/n=。 a， ne/n=。 a 有耦合線與無耦合線的跳閘率對比ne/n 220KV 廣東某線（ Td=82） 86.2 (～。 a 架耦合線后運行/km178。 表 2 幾條有耦合線線路的雷電性能比較 線路名 對比線段總長/KM 架耦合線前運行 /km178。這種方法造價比較便宜，使用效果好，但對大檔距一路保護(hù)范圍不足。 E、加裝可控放電避雷針。 D、適當(dāng)增加線路的絕緣配置，降低建弧率。因?qū)嶋H安裝使用后，發(fā)生多次裝有消雷器的桿塔直接被雷擊的情況，故其效果還有待考證。它主要是利用雷云與地面之間的電場能量、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，對雷云下方電場發(fā)生作用，由于電暈的效應(yīng)，使消雷器周圍電場均勻，從而減少輸電線路的落雷概率，削弱雷電強(qiáng)度，使雷擊跳閘率和雷擊事故率下降。 B、加裝氧化鋅避雷器，這種方法造價高，效果最好，可以防止各種過電壓，但避雷器本身需要定期檢查試驗，運行成本較高，對于交通 不便的地主不適宜，一般用于 35KV 線路。這種方法造價高，效果好，目前 110KV 及以上線路及35KV 線路的進(jìn)線段采用較多。而串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器仍有無間隙氧化鋅避雷器的保護(hù)性能優(yōu) 點，同時有暫態(tài)地電輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 9 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 壓承受能力強(qiáng)的特點，是一種理想地?fù)P長避短產(chǎn)品，結(jié)合國性在 3～ 35KV 系統(tǒng)串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器才是當(dāng)代最先進(jìn)防雷電器。 ZnO 閥片具有非常優(yōu)異的非線性特性，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,電流忒小可視為無工頻續(xù)流，這就是可以作成無間隙氧化鋅避雷器的原因，它對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。 3 裝設(shè)氧化鋅避雷器 氧化鋅避雷器是現(xiàn)代避雷器第三代產(chǎn)品，是世界公認(rèn)的當(dāng)代最先進(jìn)防雷電器，在我國為 20 世紀(jì) 80 年代引進(jìn)日本生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)的新產(chǎn)品。 2 架設(shè)耦合地線的防雷效果 對運行中查明經(jīng)常發(fā)生選擇性雷擊的桿塔或線段，我國運行部門曾對110KV 和 220KV 有避雷線線路采用過加裝耦合地線的作法。 500KV 高壓直流線路，單極反擊或雙極反擊的概率均有所增加。 桿塔接地電阻對高壓直流輸電線路的也有類似的作用。對于備種電壓等級下的“相對危險因數(shù)”，均以桿塔接地電阻 為 7Ω時耐雷水平的相應(yīng)概率下的危險因素 為參數(shù)，其他桿塔接地電阻時的相對危險因數(shù)，則由該接地電阻下相應(yīng)耐雷水平的相應(yīng)概率與接地電阻為 7Ω時耐雷水平的相應(yīng)概率之比來確定。由此可知，隨著系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的提高，桿塔接地電阻的作用將變得更加重要。 表 1 110500KV 線路耐雷水平與桿塔接地電阻的關(guān)系 系統(tǒng)標(biāo)稱電壓/KV 110 220 500 接地電阻 /Ω 7 15 30 50 7 15 30 50 7 15 30 50 耐雷水平/kV 32 P1/% 19 相對 1 1 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 8 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 危險因數(shù) 由表 1 可見，各種電壓等級，線路耐雷水平均隨桿塔接地電阻的增加而降低?，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，影響線路反擊耐雷水平的主要因素則是桿塔接地電阻的阻值。的保護(hù)角，也難免出現(xiàn)雷繞擊導(dǎo)線的情況 [9]。對于前者，主要是采用雙避雷線以獲得較小的保護(hù)角。這說明本文的計算方法是合理、可用的。按式（ 7）計算出 的我國 110～ 500KV 線路耐雷水平和雷擊跳閘次數(shù)的結(jié)果與運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)已在文獻(xiàn) [8]中發(fā)表。 1． 3 線路雷擊跳閘次數(shù)的計算結(jié)果與討論 除上述各點外，以前的標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于輸電線路雷擊跳閘率計算的其他參數(shù)（如繞擊率 Pa、建弧率 η、擊桿率 g 等）在新標(biāo)準(zhǔn) [3]中均未作變化。據(jù)此，可計算出線路的耐雷水平等指標(biāo)。 式（ 6）中有兩點值得注意：其一，絕緣子串懸掛于桿塔橫擔(dān)處，所以絕緣子串的反擊電壓應(yīng)取橫擔(dān)處的桿塔電壓，而不應(yīng)取塔頂入電壓；其二，避雷線對導(dǎo)線上與反擊電壓異號的感應(yīng)過電壓的屏蔽作用應(yīng)采用 Ug（ 1k0hb/hd計算式中 hd 為 導(dǎo)線平均高度； K0 為導(dǎo)線與避雷線之間的幾何耦合系數(shù)）。 a 雷擊跳閘次數(shù)的運行經(jīng)驗數(shù)據(jù) [7]反推出的線路收集雷擊寬度確定的 Kh（變動于 ～ ）比較，表明式（ 5）是可用的。該值與模擬試驗和直擊雷保護(hù)的運行經(jīng)驗相比，似乎偏大。Kh 為系數(shù)，一般取 2～ 4； hb 為避雷 線平均高度， m。等值面積取決于線路長度和線路收集雷擊的等值寬度 W。 用圖表示圓點，是根據(jù)文獻(xiàn) [7]中的 r 值推算出的相應(yīng)的 Ng 可見它們與按式（ 3）計算出的結(jié)果相當(dāng)接近。 a 架空線雷害事故統(tǒng)計得出的 Td 和 r 之間的非線性關(guān)系 [6]進(jìn)行比較（參見圖 2），本 文認(rèn)為采用國際大電網(wǎng)會議 33 委員會推薦的計算輸電線路的防雷設(shè)計 東北 電力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 第 6 頁 共 33 頁 黑龍江 綏化 式較為合理。因此，在標(biāo)準(zhǔn)中仍取用同一 r 值是不妥當(dāng)?shù)?。一般來說，若 Td 變大，則 r 也隨之變大。在國外最小值為