架空輸電線路防雷保護探析

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1、架空輸電線路防雷保護探析　　【摘要】高壓架空輸電線路是電力系統(tǒng)主要的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，由于輸電線路長度大，地處曠野，穿山越嶺，縱橫交錯，綿延千里。特別是鄂東南地區(qū)的地峽山貌和氣象特征，較易形成多頻雷擊區(qū)域，導(dǎo)致穿越雷區(qū)的輸電線路經(jīng)常遭受雷擊造成跳閘事故，嚴重地影響著電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行。且雷擊線路跳閘事故發(fā)生時，多伴有雷雨天氣，雷擊事故地點多在山區(qū)偏僻、隱蔽且不易發(fā)現(xiàn)，需調(diào)用大量的人力物力沿線查找事故點且難于進行搶修。同時雷擊線路時，自線路的雷電波入侵變電站會直接威脅變電站乃至整個電網(wǎng)運行的安全，因此，對輸電線路的防雷保護是電網(wǎng)安全運行研究的重要課題?！娟P(guān)鍵詞】輸電線路；雷擊

2、計算；防雷措施引言輸電線路的防雷性能的優(yōu)劣主要由耐雷水平和雷擊跳閘率來衡量。針對鄂東南地區(qū)的地形山貌和氣象特征，綜合歷年來黃石地區(qū)電網(wǎng)運行中的雷擊跳閘率分析，直擊雷是造成本地區(qū)電網(wǎng)線路雷擊故障的主要原因。也是本文研討的主要方向。1輸電線路的直擊雷過電壓和耐雷水平8線路遭受雷害可分為三種情況：雷擊桿塔頂部；雷擊檔中央；雷繞擊導(dǎo)線。1.1雷擊桿塔頂部過電壓和耐雷水平雷擊塔頂時，此正雷流波的數(shù)值與三個負電流波之總和相等。（1）塔頂電位計算：單根避雷線的等值電感l(wèi)b約為0.67L微亨（L為檔距長度米）雙根避雷線的等值電感l(wèi)b約為0.42L微亨，Rch為桿塔沖擊電阻，I為雷電

3、流。則塔頂電位：（2）導(dǎo)線電位計算：因避雷線與導(dǎo)線間的耦合作用將產(chǎn)生耦合電壓，則導(dǎo)線電位的幅值：（3）線路絕緣子上的電壓：為塔塔電位和導(dǎo)線電位之差。雷擊時，導(dǎo)、地線上電壓較高，將出現(xiàn)沖擊電暈。（k為電暈修正系數(shù)）（4）耐雷水平的計算：桿塔的耐雷水平I可由Uj等于絕緣子串的50%沖擊閃絡(luò)電壓時求得：根據(jù)規(guī)程規(guī)定，不同電壓等級輸電線路，雷擊桿塔時的耐雷水平I1不應(yīng)低于下表所列數(shù)值：計算公式分析結(jié)果表明：8雷擊塔頂時的耐雷水平與分流等數(shù)β、桿塔等值電感Lgt、桿塔沖擊接地電阻、導(dǎo)地線間的耦合系數(shù)k和絕緣子串的沖擊閃絡(luò)電壓U50%有關(guān)，因此降低桿塔接地電阻和提高耦合系數(shù)k是

4、提高耐雷水平的重要手段。1.2雷擊避雷線檔距中央時的過電壓和耐雷水平：雷擊避雷線檔中央時。由于避雷線與導(dǎo)線間的耦合作用，在導(dǎo)線上將產(chǎn)生耦合電壓，故雷擊處避雷線與導(dǎo)線間的空氣間隙S上所承受的最大電壓U值為：雷擊避雷線檔距中央雷擊處避雷線與導(dǎo)線間空氣間隙S上的電壓與耦合分數(shù)k，雷電流陡度a以及檔距長度L有關(guān)，當(dāng)次電壓超過空氣間隙S的放電壓時，間隙將被擊穿造成短路事故。S=0.012l+1m規(guī)程認為檔距中央導(dǎo)、地線間空氣距離S滿足以上公式值，就不會出現(xiàn)擊穿事故。1.3繞擊時的過電壓和耐雷水平裝設(shè)了避雷線的輸電線路，仍然有雷繞過避雷線擊中導(dǎo)線的可能。繞擊概率與避雷線對外側(cè)導(dǎo)

5、線的保護角度α、桿塔高度和線路經(jīng)過地區(qū)的地形地貌有關(guān)，用下列公式計算繞擊率：8平原地區(qū)：（為繞擊率、α保護角，h為桿塔高度）山區(qū)：從繞擊率計算公式可知，山區(qū)的雷繞擊率為原的3倍，保護角也相應(yīng)需要增大8度。繞擊過電壓：繞擊耐雷水平：規(guī)程認為：故：運行經(jīng)驗分析，繞擊的耐雷水平較雷擊桿塔小得多。2輸電線路的雷擊跳閘率計算輸電線路著雷時，當(dāng)雷電流超過線路耐雷水平，才能引起線路絕緣沖擊閃絡(luò)，線路才會跳閘停電。有避雷線的輸電線路每100公里每年落雷次數(shù)N=0.6hb（hb為避雷線對地平均高度），擊桿率為g，則每100公里每年雷擊桿塔的次數(shù)為N.g=0.6hb.g次，若雷擊水平為

6、I，雷電流幅值超過I的概率為P1則每100公里線路每年跳閘次數(shù)為：n1=0.6hb.g.η.P1線路雷擊跳閘率：n1=0.6hbη（gP1+Pa.P2）次/100公里.年（P1，P2為雷擊概率）鄂東南地區(qū)的雷擊跳閘率計算：以220kV雙避雷線的棲儒橋變—姜家垅變?yōu)槔M行計算，絕緣子串13片Χp-7·，U50%為1410伏，桿塔沖擊電阻為7Ω，導(dǎo)、地線弧重為12米和7米，地線平均高度hb=829.1-2/3×7=24.5米，導(dǎo)線平均高度hb=23.4-2/3×12=15.4米，地線半徑為5.5毫米，雙避雷線對外側(cè)導(dǎo)線的幾何耦合系數(shù)k。=0.237，修正后k=1.25×

7、0.337=0.296，桿塔等值電感Lgt=29.1×0.5=14.5微亨，分流系數(shù)β=0.38。雷擊桿塔耐雷水平：繞擊耐雷水平：則棲儒橋變—姜家垅變線路雷擊跳閘率：3防雷措施在確定輸電線路的防雷設(shè)計方式時，應(yīng)全面考慮線路的重要程度，系統(tǒng)運行方式，線路經(jīng)過地區(qū)雷電活動強弱、頻率、地形山貌的特點，土壤電阻率的大小等各方面因素，結(jié)合當(dāng)?shù)卦械妮旊娋€路運行經(jīng)驗，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇優(yōu)質(zhì)、高效防雷保護措施。3.1選擇合適的架空避雷線架空避雷線是高壓輸電線路最基本最實用的防雷措施，其目的是凌空保護防止雷電直擊導(dǎo)線，對輸電導(dǎo)線耦合保護，降低雷擊時絕緣子串上的過電壓，有效地