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1、淺析架空輸電線路防雷措施摘耍:雷擊跳閘是架空輸電線路常見的現(xiàn)象,也是困擾城鄉(xiāng)架空輸電線路供電安全性及可靠性的重要因素。本文結(jié)合筆者多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),探討了架空輸電線路避雷器及防繞擊避雷針等防雷技術(shù)措施,并總結(jié)了這些防雷措施的實(shí)際應(yīng)用效果,以供類似工程研究參考。關(guān)鍵詞:輸電線路;避雷器;防雷措施;應(yīng)用效果屮圖分類號:U463.62文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,城鄉(xiāng)電力行業(yè)得到了充分的發(fā)展,為現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)及國防建設(shè)提供了不可缺少的發(fā)展動力。架空輸電線路作為電力行業(yè)的重要組成部分,一般分布在一些比較空曠的地方,這也容易出現(xiàn)架空輸電線路遭遇雷擊的
2、現(xiàn)象,特別是在一些多雷、土壤電阻率高及地形復(fù)雜的地區(qū)。若沒有采取有效的防雷措施,則可能引起線路絕緣體損壞、輸電線路斷線和跳閘等現(xiàn)象,造成電站內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)備損害,并口-影響到供電的安全性及可靠性。雷害天氣多發(fā)地區(qū),輸電線路雷擊跳閘率較高。因此,有必要加強(qiáng)架空輸電線路防雷工作的探討,制定出科學(xué)有效的防雷措施,以減低輸電線路的雷擊跳閘率。1線路架設(shè)避雷器與防雷效果分析高壓輸電線路防雷保護(hù)的一般措施有架設(shè)避雷線、降低桿塔接地電阻、架設(shè)耦合地線、加強(qiáng)線路絕緣等。但在雷電活動強(qiáng)烈、土壤電阻率高、地形復(fù)雜的地區(qū),采取上述措施難以達(dá)到目的時,可以考慮利用線路避雷器來降低線路的雷
3、擊跳閘率。隨肴合成絕緣材料在防雷技術(shù)上的應(yīng)用與發(fā)展,許多國家(如美國、H本等)將避雷器安裝在輸電線路的易擊段,以提高線路的耐雷水平,降低雷電跳閘率。線路避雷器運(yùn)行成本較高,而且只能保護(hù)安裝處的線路絕緣。本節(jié)通過仿真計算研究線路避雷器以及線路采用不平衡絕緣方式與線路避雷器的配合對耐雷水平的影響。以220KVBZK型鐵塔輸電線路為例,仿真計算等值電路模型如圖1所示。圖1安裝了線路避雷器的220RV鐵塔輸電線路計算籌值電路模型圖1中雷電流注入的桿塔線路絕緣子串旁并接了避雷器,在其左側(cè)相鄰的桿塔絕緣子串設(shè)置了閃絡(luò)開關(guān),以考察注入較大的雷電流時對相鄰桿塔絕緣的影響。以2
4、20RV高桿塔輸電線路為例,在各種線路絕緣配合及不同避雷器配置方式的條件下,線路耐雷水平的計算結(jié)果見表1。表1220RV桿塔配置線路避雷器后線路耐雷水平計算值注:R為桿塔的接地電阻。從表1數(shù)據(jù)可知,當(dāng)220KV桿塔絕緣子串的邊相配置1只線路避雷器時,線路的耐雷水平已經(jīng)超過3相增加1片絕緣子的水平,其值增加了9?03%?11.19%;當(dāng)L2、L3相配置2只線路避雷器時,線路的耐雷水平已超過3相增加3片絕緣子的水平,其值增加了23.53%?28.05%;當(dāng)LKL3相配置2只線路避雷器時,線路的耐雷水平增加了67.71%?69.78%;當(dāng)3相絕緣子串旁都配置線路避雷
5、器時,表1中的耐雷水平是指引起相鄰桿塔絕緣子串(假設(shè)相鄰桿塔沒安裝線路避雷器)閃絡(luò)的雷電流幅值,其耐雷水平增加了53.75%?74?79%。如果只在LI、L3相配置2只線路避雷器時,相鄰桿塔閃絡(luò)的雷電流幅值與3相都裝避雷器的結(jié)果基木相同。因此若耍保護(hù)相鄰桿塔閃絡(luò),裝設(shè)2相線路避雷器就能達(dá)到目的。從表1中數(shù)據(jù)還可分析出,當(dāng)絕緣子串的L2、L3相配置線路避雷器,L1相增加2片絕緣子時,桿塔接地電阻為20Q的耐雷水平已經(jīng)超過了不裝避雷器,接地電阻為7Q的水平;線路安裝避雷器后,桿塔沖擊接地電阻越大,具耐雷水平增幅也越大。因此,在雷電易擊區(qū)和高土壤電阻率地區(qū)安裝線路避
6、雷器可以大大提高輸電線路的耐雷水平。再考慮一種情況,當(dāng)雷擊到裝設(shè)避雷器桿塔的相鄰桿塔(未裝避雷器)時,觀察相鄰桿塔的雷擊桿塔耐雷水平,如圖2所示。以220RV高桿塔輸電線路為例,線路耐雷水平的計算結(jié)果見表2。圖2雷擊相鄰桿塔(未裝避雷器)時計算耐雷水平的等值電路模型表2雷擊相鄰桿塔(未裝避雷器)時的耐雷水平計算值從表2的數(shù)據(jù)可以看出,雷擊裝設(shè)避雷器的相鄰桿塔時,輸電線路耐雷水平與線路未裝避雷器時是相同的。因此,線路避雷器的保護(hù)作用只對安裝桿塔處有效,而不能影響到相鄰桿塔遭雷擊的耐雷水平。2裝設(shè)防繞擊避雷針與防雷效果分析本文以某220kV線路SZ201-48型雙
7、冋直線塔和KT3型直線跨越塔為試點(diǎn)(如圖3所示),采用滾球法計算塔頭避雷針及架空避雷線線路側(cè)針的保護(hù)范圍。圖3直線塔和KT3型跨越塔項(xiàng)目中涉及的輸電線路絕緣子串長度分別為51H(500kV)、3m(220kV)和1.7m(110kV)o計算中取滾球半徑hr=45m,計算對稱椎體的高度hO=hr(1—sin45°)=13.18m。圖3(a)中,LI相導(dǎo)線hx=13?18m—3.5m—3m=6.68m(hx為錐體空間內(nèi)被保護(hù)物的高度),利用公式r=hrsin45°—(r為距針尖高度h的平面上側(cè)針的保護(hù)半徑)計算在椎體內(nèi)高度hx的水平面上側(cè)針的保護(hù)半徑為8.23m,
8、考慮側(cè)針的長度為0.4m,此時d=4.