输电线路的防雷设计与分析

应用技术
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输电线路的防雷设计与分析
吴芳华陈贽
（湛江市防雷中心广东湛江５２４００１） ［摘要］本文简单介绍了目前我国输电线路防雷设计中常用方法，并对几种防雷措旅分别进行了阐述和分析。通过对输电线路的防雷设计，剖析了电力系 统中如何提高输电线路防雷水平，从而有效地降低输电线路雷击跳闸率，减少雷电对电网安全运行的影响。 ［关键词］输电线路防雷 中圈分类号：ＴＭ８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９～９１４ｘ（２００９）６（ａ）一０２７６—０２
万方数据
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（１）利用接地电阻降阻剂 在接地极周围敷设降阻剂，降低与周围大地介质之间的接触电阻，从而起 到降低接地极的接地电阻。降阻剂用于小面积的集中接地极、小型接地网 时，其降阻效果较为显著。 （２）采用爆破接地技术 爆破接地技术是近年发展起来的降低接地装置接地电阻的新技术，通过爆 破制裂，再用Ｊ玉力机将低电阻率材料压入爆破裂隙中，从而起到改善很大范围 的土壤导电性能的目的，相当于大范围的土壤改性。 （３）采用多支外引式接地装置 如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊，可采用此法。但在设 计、安装时，必须考虑到连接接地极干线自身电阻所带来的影响，因此，外引 式接地极长度不宜超过１
１前言 我国地处温带（部分地区属于亚热带气候），雷电活动比较强烈。漫长的 输电线路穿过平原、山区、跨越江河湖泊，遇到的地理条件和气象条件各不 相同，所以遭受雷击的机会较多。如何减少输电线路的雷害事敌成为电力系 统安全稳定运行的一项重要课题。 ２输电线路防膏设计方法的现状 目前，在线路路径受地形和投资限制，选择范围不大的情况下，我国输电线 路防雷设计主要采用：架设避雷线、降低杆塔接地电阻、装设避雷器、提 高线路绝缘水平等方法。 ３雷电及箕对输电线路的影■ 雷云对大地的放电通常包括若干次十分复杂重复的放电过程， 但从分析其后果的角度看，又可简单将其看成是一个电流行波沿空中通道 注入雷击点，在击中导线后即分为左右两路继续前进。伴随着电流行波一同 前进的还有电压行波，它们构成了传播着的电磁波，影响着输电线路。 ４输电线路设计与运行中的翡雷措麓 现有的输电线路防雷保护措施一般有以下各项。 ４．１合理选择输电线路路径 从输电线路运行经验表明，线路易遭受雷击往往集中于以下地段： （１）雷暴走廊，如山区风口以及顺风的河谷和峡谷等处： （２）四周是山丘的潮湿盆地，如杆塔周围有鱼塘、水库、湖泊、沼泽 地、森林或灌木、附近又有蜿蜒起伏的山丘等处： （３）土壤电阻率有突变的地带。如地质断层地带，岩石与土壤、山坡与稻 田的交界区，岩石山脚下有小河的山谷等地，雷易击于低土壤电阻率处： （４）地下有导电性矿的地面和地下水位较高处： （５）当土壤电阻率差别不大时，例如有良好的土层和植被的山丘，雷易击于 突出的山顶、山的向阳坡等户端解析数据流结构并使用它们来刷新客户 端视图。即从客户程序角度看，访问一个ＯＰＣ服务器的过程大致是首先创建 一个ＯＰＣ Ｓｅｒｖｅｒ对象，然后通过它创建一个ＯＰＣ Ｇｒｏｕｐ，在其中添加想要访 问的数据项Ｉｔｅｍ，之后利用订阅回调机制周期性获取动态数据或通过读写接 口直接访问数据项。
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缘选择和相互配合，也就是按雷电过电压确定杆塔上导线对杆塔的空气间隙距 离；档距中央导线与避雷线间的空气间隙距离：档距中央导线对地及对各被跨 越物的最小允许间隙距离，同时应满足地面静电场强影响所需对地最小允许间 隙距离：档距中央不同相导线间的最小距离。 ４．８．１绝缘子串的选择 （１）在正常运行电压作用下，绝缘子应有足够的机电破坏强度，根据荷载考 虑一定的安全系数来选择绝缘子的型式。 （２）在正常运行电压作用下，绝缘子应具有足够的电气绝缘强度。为了防 止可能沿绝缘子串表面发生闪络，应根据所选的绝缘子单片泄漏距离数值确定 所需绝缘子片数。 （３）绝缘子串还应能耐受操作过电压的作用，即绝缘子片数的选择尚应满 足操作过电压的要求。 （４）一般不按雷电过电压的要求来选择绝缘予串的绝缘强度，而是根据已 选定的绝缘水平（即按工频电压及操作过电压所确定的绝缘子型式及片数）来 估计线路的耐雷性能。仅在个别高塔、大跨越，需要提高耐雷水平的情况下或 个别高接地电阻杆塔，才适当考虑耐受雷电过电压的需要，酌量增加绝缘子片 数。 ４．８．２塔头空气问隙和绝缘的选择 （１）塔头空气间隙选择的一般原则，是在考虑绝缘子串风偏后，带电体与塔 构间的空气间隙在正常运行电压情况下。应能耐受住最高运行电压及在一定概 率条件下可能出现的工频过电压的作用：在雷电过电压情况下，对非污秽区而 言，其耐压强度应与绝缘子串的耐压强度相匹配。 （２）塔头绝缘选择还取决于外绝缘（空气间隙和绝缘子串）的放电电压，它 和大气状态（气压、温度、湿度）有关，外绝缘的放电电压随着空气密度或湿度 的增加而升高，但当相对湿度超过８０％时，特别是当闪络发生在绝缘表面时，放 电电压在分散性变得很大。 ４．８．３加强线路绝缘 由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔（如：跨河杆塔），这就增加了 杆塔落雷的机会。高塔落雷时塔顶电位高，感应过电压大，而且受绕击的概率 也较大。为降低线路跳闸率，可在高杆塔上或特殊地段增加绝缘子串片数，加 大大跨越档导线与地线之间的距离，以加强线路绝缘。在３５ ｋＶ及以下的线 路可采用瓷横担等冲击闪络电压较高的绝缘子来降低雷击跳闸率。 ４．８．４双回输电线路不同回路采用不平衡绝缘方式 近年来，在高压及超高压线路上，同杆架设的双回路线路日益增多，但此类 线路导线垂直排列，杆塔较高，线路反击耐雷水平一般比同电压等级、导线水 平排列的线路要低，出现同塔双回线路的绝缘子相继反击的现象，造成双回路 同时跳闸。
四、ＯＰＣ ＳＥＲＶＥＲ
ＯＰＣ服务器地址空间是由服务器可读写的所有数据项组成的。它不同于 Ｇｒｏｕｐ对象和Ｉｔｅｍ对象。Ｇｒｏｕｐ是由ＯＰＣ客户从地址空间中挑选出感兴 趣的部分数据项组成，Ｉｔｅｍ是客户感兴趣的地址空间中的数据项。地址空 间的定义在ＯＰＣ规范中没有详细规定，由开发人员根据应用自行定义。一 般有四种情况：（１）地址空间完全固定。（２）地址空间在服务器外进行配置。 （３）当服务器启动时，查询现场网络，自动配置地址空间。（４）在服务器运行 时，根据客户应用请求的数据项名字来配置地址空间 五、结语 现在，Ｗｅｂ技术正在自动化和控制系统里有着越来越多的运用，ＸＭＬ技术 和．ＮＥＴ技术的运用，大有取代ＣＯＭ／ＤＣＯＭ技术的迹象。当今的ＯＰＣ客户程序能 读取来自ＯＰＣ服务器的简单的数据，但是在结构化数据的交互上存在一些问 题。 因此，ＯＰＣ基金会确定用ＯＰＣ ＸＭＬ ＤＡ来解决那些ＯＰＣ复合数据的交互 问题。ＯＰＣ作为一项逐渐成型的技术己得到国内外厂商的高度重视，许多 公司都在原来产品的基础上增加了对ＯＰＣ的支持。由于统一了数据访问的 接口，使控制系统进一步走向开放，实现信息的集成和共享，用户能够得到 更多的方便。ＯＰＣ技术改变了原有的控制系统模式，给国内系统生产厂商提 出了一个发展的机遇和挑战，符合ＯＰＣ规范的软、硬件也已被广泛应用。 参考文献： ［１］潘爱民．原理和应用［Ｍ］． ［２］肖秦国．通用ＯＰＣ服务器研究与设计［Ｄ］．
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架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主 要作用是防止雷电直接击中导线，同时还具有以下作用： （１）分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位： （２）通过对导线的藕合作用，减小线路绝缘子的电压： （３）对导线的屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。 输电线路的避雷线除用作防雷外．还有多方面的综合作用，如实现载波通 信：降低不对称短路时的工频过电压、减小潜供电流：作为屏蔽线以降低电力 线对通信线的干扰等。 ４．３降低杆塔接地电阻 ４．３．１避雷线与塔脚电阻相配合 避雷线与塔脚电阻相配合，在雷击时能够起到大幅度降压的作用，是一种 最有效的防护措施。 ４．３．２输电线路接地装置的型式 （１）在土壤电阻率小于或等于１００ Ｑ．Ｉｌｌ的潮湿地区，利用铁塔和钢筋混凝 土杆的自然接地，当接地电阻达不到要求时，再另设人工接地装置。 （２）土壤电阻率在１００～３００ ｏ．ｍ的地区，除利用铁塔和钢筋混凝土杆的 自然接地外，还应设人工接地装置。在土壤电阻率在３００—２０００ Ｑ．ｎｌ的地区， 一般采用水平敷设的接地装置。在耕地中的接地体，应埋设在耕作深度以 下。居民居住区和水田中的接她装置，包括临时接地装置，宜围绕杆塔基础敷 设成闭合环形。 （３）土壤电阻率大于２０００ ｏ．ｍ的地区，可采用６－８根总长度不超过５００ｍ 的放射形接地体，或连续伸长接地体。连续伸长接地线是沿线路在地中埋设 １～２根接地线，并可与下一基塔的杆塔接地装置相连。 （４）在高土壤电阻率地区，当采用放射形接地装置时，如在杆塔基础附近 （在放射形接地体每根最大长度的１．５倍范围内）有土壤电阻率较低的地带，可 部分采用外引接地或其他措施。 ４．３，３目前降低杆塔接地电阻的方法
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（４）采取伸长水平接地体 结合工程实际，采取适当伸长水平接地体的方法。但是要考虑以下技术 因素：水平接地体长度增大时，电感的影响随之增大，从而使冲击系数增大，当 接地体达到一定长度后，再增加其长度，冲击接地电阻也不再下降。 ４．４安装线路避雷器 由于架设避雷线防雷的局限性，就算在全线架设避雷线，也不能完全排除 在导线上出现的过电压，为了限制电压的升高，保障线路、’发各安全，因此。安 装线路避雷器成为一种选择。 加装避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部 分雷电流从避雷线传入相邻杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后， 避雷器动作并加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线，传播到相邻杆 塔。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线问的电磁感应作用，将分别在导 线和避雷线上产生藕合分量。这种分流的藕合作用将使导线电位提高，使导 线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络，因此， 线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。 ４．５架设藕合地线 在降低杆塔接地电阻有困难时，可采用架设藕合地线的措施，即在导线下 方（或附近）再架设一条地线。它的作用主要有以下方而： （１）加强避雷线与导线间的藕合，从而减少绝缘子串两端电压的反击电压 和感应电压的分量： （２）增加了雷击塔顶时向相邻杆塔分流的雷电流。 ４．６采用中性点非有效接地方式 在电力系统中的故障和事故，至少有６０％以上是单相接地。３５ ｋＶ及以 Ｆ电力系统中采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式，可以补偿流过故障 点的短路电流，使雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除，不致引起相 间短路和跳闸。而在二相或三相落雷时，由于先对地闪络的一相相当于…条 避雷线，增加了分流和对未闪络相的藕合作用，使未闪络相绝缘上的电压下降， 从而提高了线路的耐雷水平和线路供电可靠性。 考虑到３５ｋＶ系统是中性点刁ｉ直接接地的小电流接地系统，允许单相接地 短路运行，那么在线路设计时，应把无避雷线部分线路尽量采用导线三角型排 列方式，使最上面一相导线充当避雷线的作用。架设避雷线的进线段，应尽量 采用导线水平排列的门型杆塔，因双避雷线对雷电流有分流作用，可降低雷击 杆顶的电位，使雷击跳闸率减少：若其间有单杆双杆交替，因单双避雷线的过渡 点与导线由三角形排列向水平排列的过渡点在施工过程中难以保证同一，会造 成导线过渡点附近的保护角过大，而增加绕击机会。同时，双避雷线在杆项还 要互相联结并分别装设接地引下线。