输电线路绝缘子雷电闪络特性研究
高速铁路接触网雷击特性及避雷器防护效果的研究
高速铁路接触网雷击特性及避雷器防护效果的研究摘要：由于我国既有高铁无后备系统，即雷击引起的永久性故障将导致相应区域的停运，因此，为保证高铁接触网的顺利运行，探索其雷击特性及避雷器的防护效果意义重大。
关键词:高速铁路；接触网；雷击特性；避雷器；防护效果接触网是牵引供电系统的重要组成部分，大部分裸露在自然环境中且无备用，因此需采取必要的大气过电压防护措施。
若缺乏防护措施或措施不当，可能导致绝缘子损坏，致使线路跳闸，直接影响电气化铁道运营。
同时，雷击产生的侵入波过电压通过接触网传入牵引变电所，可能对所内电气设备造成损坏，导致更大的事故。
基于此，本文详细分析了高速铁路接触网雷击特性及避雷器防护效果。
一、高速铁路接触网概述高速铁路接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的输电线路，高铁列车运行所仰赖的电流是通过机车上端接触网来输送。
接触网一旦停电，或列车电弓与接触网接触不良，对列车供电会产生影响。
高速铁路接触网由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱、基础等组成。
其中，接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索、连接零件。
其通过支持装置架设在支柱上，将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。
支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其它建筑物。
二、接触网系统的雷害类型接触网系统常见的雷害类型有直击雷、感应雷过电压，其中，直击雷过电压是雷电击中导线和支柱产生的过电压。
而感应雷过电压是指雷击接触网地面后产生的过电压。
当雷电击中附加导线和接触网支柱时，会导致雷击点阻抗的电位提升。
当导线和雷击点之间的电位差超出绝缘子冲击放电电压时，会引起绝缘子串沿面闪络，引起短路事故。
由于附加导线和支柱的电位会大于导线电位。
当雷电击中接触线会导致电压过大，这两种情况分别称为雷电绕击与直击。
三、国内外高速铁路接触网防雷现状为能让高速铁路更好的发展，在对铁路建设前应考虑很多方面，比如牵引的高铁线路具体为怎样的结果，设置线路时，经过的地区雷电灾害情况等，更要特别重视的是有些电路需经过土壤，则要考虑一些自然环境等因素，可以说，防雷设计是系统牵引的关键。
配电专业防雷和绝缘配合
缘的击穿点，在线路出口开关动作之前烧断导线。配电线路绝缘导线
断线发生较多的是2相、3相同时断线，单相断线不多见。原因是配电
系统雷电感应过电压占雷电过电压的80%以上，直击雷最后也要发
展成感应过电压。
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3.3 绝缘导线的绝缘强度 目前使用的绝缘导线，绝缘强度交流可达到30kV，折算至直流， 可耐受42kV。 如果外过电压不超过42kV，绝缘导线可承受这一电压，但应该 是新导线。超过这一电压数值，在距离支持绝缘子较近的地方，绝缘 导线会出现多处瞬间击穿，发展为沿面放电过程。 在电力系统的配电网中，外过电压按目前的控制能力，如架设全 线路的避雷线，可以达到80kV左右，这说明即使我们采取了最为理 想的、完备的外过电压控制措施，线路也会经常出现高于普通绝缘导 线绝缘强度的外过电压机率。 配电系统的绝缘强度相对较低，配电网的外过电压绝缘事故 80%以上是感应过电压。
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实践证明，配电架空导线的绝缘化，在防止配电某些事故上起到 了积极作用，如鸟害、树木影响、风害、大部分的外力破坏、原因不 明事故等占配电事故接近于50%的事故的防护上效果明显，但占配 电系统35%的雷害事故却没有降低，特别是绝缘导线断线呈急骤上 升趋势，问题十分突出。
2. 线路的雷击闪络研究与计算 目前10kV架空线路普遍采用的P15、P20绝缘子，其P20的 50％雷电放电电压为U＋50％=220kV，U-50％=310kV；P15的U ＋50％=175kV，U-50％=200kV。 架空配电线路分布广、绝缘水平低，雷电感应过电压是引起线路 绝缘闪络乃至绝缘导线断线的主要原因。
配电线路
防雷和绝缘配合
2008.11.20
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高压输电线路绝缘子闪络监测系统的研究
２２ 工作原 理 ．
２２ １ 污秽 闪络 ．．
・
机械指示机构指示绝缘子串发生了闪络。这主要解
决的问题是工人巡线 时， 不用登杆 ， 在杆下可确认该
３５ ・
维普资讯 http:/ห้องสมุดไป่ตู้
第 ２ 卷第 ６ ９ 期
２０ ０６年 ｌ ２月
四 川 电 力 技 术
中图分类号 ： 蝴
文献标识码 ： 文章编号 ：０３ ９４ ２ｏ ）６ ０５ ０ Ａ １０ —６５ （ｏ ６ｏ —０３ — ２
杆塔上的绝缘子是否发生了闪络； 但未能从根本上解
１ 研究背景
决减少和简化工人巡线的问题 。 所研究 的目的是提供一种 可在 电网监控（ 词度）
高压输电线路的绝缘子（ 盘式绝缘子串或复合绝 中心或其它生产管理场所监测高压输 电线路的绝缘
缘子） 在运行中常因表面积污 、 路遭受雷击 或线路 线
子是否发生了闪络， 可准确知道 闪络地点、 并可判断
上出现操作过电压等原因发生闪络。绝缘 子的闪络
导致短路接地 ， 不仅会烧坏绝缘子 ， 还引起变电站的 断路器跳闸， 使线路短时或长时间停 电， 造成重大损
失… 。因此 ， １ 电力部门必须随时掌握高压输电线路的
杆确认闪络点。为此花费大量的人力物力 ， 还可能影
响恢复供电的时间 ， 给供电企业和用户造成损失。 目 是利用在绝缘子串的最后一个接地绝缘子的表面安 装引弧圈， 由其拦截绝缘 子串表 面的闪络电弧 ， 使之
通过与引弧圈串联 的导电板入地 ， 利用电磁能转换将 电能转换为磁能 ， 再将磁能转换 为机械能 ， 最后 推动
Ｓｃ ｕ ｎ Ｅｅｔｉ ｏ ｅ ｅ ｉｈ ａ ｌｃｒｃＰ ｗ ｒＴ ￣ｍｄｏｙ ｇ
35kV输电线路防雷保护措施探究
35kV输电线路防雷保护措施探究摘要：现在电网发生雷击的现象很多,有的雷击现象不仅对电网造成影响,甚至危害了人的生命,因雷击电线出现意外事故的事情每年都有发生。
所以相关部门对于输电线路的防雷设施更加重视,现在多数的线路电压都是35kv,这样低的电压更容易遭到雷击,所以必须对35kv的输电线路做好防雷措施,以免因雷电的击打发生不必要的影响,造成不必要的伤害。
关键词：35kV；输电线路；防雷保护；措施探究引言根据作用方式的不同，雷电可以分为感应雷和直击雷。
对于感应雷的防范已经较为成熟，直击雷是目前防雷技术的主要研究对象。
广东省清远市为丘陵地形，气候湿润，春夏季节常出现雷雨天气，极易发生雷击，为了能够有效地降低雷击造成的输电线跳闸率，减少雷击造成的停电现象，必须对输电线及杆塔进行防雷改造。
防雷改造需要选择合适的防雷技术，并且要制定合理的防雷方案。
1. 由雷击引起跳闸的主要因素一般而言，由于绝缘水平较低，35kV输电线路因雷击造成短路是无法避免的。
雷击线路而造成的跳闸现象必须具有两个条件：一是单相接地短路形成，即由于脉络的原因形成的稳定工频电弧引发的线路跳闸；第二是线路的绝缘水平低于雷击的闪电过电压，造成休克线绝缘闪络，时间非常短暂，只有几十微秒而不足以有时间进行跳闸。
1.1线路杆塔的接地电阻值雷击档距中避雷线时，一般情况下空气间隙不会发生闪络，而雷电流在向两边杆塔传播时，由于强烈的电晕，当传播到杆塔时，幅值已大为降低，如果杆塔的接地电阻不高，杆塔的电位的升高不足以引起绝缘子串发生闪络。
雷击杆塔引起反击过电压时，绝缘子串能否闪络，与杆塔冲击接地电阻值有直接关系，接地电阻越大，塔顶电位越高，绝缘子串上的电位差越高，容易造成绝缘子串的闪络，甚至造成多串绝缘子串的同时闪络，导致相间短路，引起跳闸。
1.2消弧线圈的整定情况消弧线圈的设置如果不准确，输电线路因为雷击容易引起导线当单相对地短路，此时的消弧线圈补偿是不够的，如果35千伏线路单相接地短路电流对电容电流，当消弧线圈补偿过大，单相接地短路电流感应电流。
5 输电线路的防雷保护总结
根据理论分析和实验结果，当雷击点离导线的距离
S>65m，I≤100kA 时，导线上感应雷过电压幅值Ui可计算为：
Ui
?
25
Ihc S
式中 I — 雷电流幅值，kA；
hc — 导线悬挂的平均高度，m； S — 雷击点与导线的水平距离，m。
由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大，雷电流幅 值一般不超过100kA，所以可按 I=100kA 估算线路上可能出 现的最大感应雷过电压。根据对这种过电压的实测证明，感 应雷过电压幅值一般不超过300~400kV。
雷击线路附近地面时导线上的感应过电压
感应雷过电压对35kV及以下输电线路，可能造成绝缘闪 络，而对于110kV及以上线路，由于线路的绝缘水平较高， 一般不会引起闪络。感应雷过电压在三相导线中存在，三相 导线上感应过电压在数值上的差别仅仅是导线高度的不同而 引起的，故相间电位差很小，所以感应过电压不会引起架空 线路的相间绝缘闪络。
如果先导通道中的电荷是全部瞬时被中 和的，则导线上的束缚电荷将全部瞬时 变为自由电荷，此时导线出现的电位仅 由这些刚解放的束缚电荷决定，显然等 于+U0(x)，这是静电感应过电压的极限。 实际上，主放电的速度有限，所以导线 上束缚电荷的释放是逐步的，因而静电 感应过电压将比+U0(x)小。
感应雷过电压的形成
雷击时，地线上的电位较高，将出现电晕，耦合系数 将变大为原来的k1倍，即k=k1k0，其中k0为导线间的几何耦 合系数，k1为考虑电晕效应的修正系数。
耦合系数的电晕修正系数k1
雷击杆塔塔顶或附近避雷线时的过电压
? 线路绝缘上承受的电压
不考虑塔顶与绝缘子悬挂点的电位差，线路绝缘两端 电压Ulj等于塔顶电位减去导线电位为：
运行中500kV输电线路绝缘子串自然积污及污闪特性研究
测量误差为± １ ． ５ ％， 稳定性为± １ ． ０ ％／
３ ｈ 。采用Ｔ Ｇ ３ ２ ８ Ｂ 半 自动分析天平测量不溶污秽物
电线路运行 中带Ｒ Ｔ Ｖ 涂料玻璃绝缘子为研究对象 ．
对其 自然积污特性和规律开展 了研究 ，并进行 了自 然积污下与人工染污下绝缘子污闪电压的对比试验
图 １ 试 品 绝 缘 子 结构
１ ． ２ 表面等 值 盐密 和灰 密测量 方 法
电 网
绝缘子的污闪或耐受电压将达到最低值 ；不同盐类 污秽下 的绝缘 子 的污 闪或 耐受 电压 有所 不 同 ：一 价
盐 （ ￣ Ｉ Ｎ ａ Ｃ １ ） 比二 价 盐 （ ￣Ｉ Ｚ ｎ Ｓ Ｏ 、 Ｍｇ Ｓ Ｏ 、 Ｃ ａ Ｃ １ 、 Ｚ ｎ
即紧靠 导 线侧 第一 片 的下表 面处 于 高场 强 中且 直 接 吸附地 面 扬尘 而不 能 为雨水 所 清洗 ，紧靠 横担 侧 第
一
研究 ，研究结果对进一步揭示 自 然积污下绝缘子放 电特性和外绝缘选择具有重要参考意义。
１ 试品、 试 验装 置及试验
１ ． １ 试 品
试 验所 用绝 缘子 取 自重庆 电网某５ ０ ０ ｋ Ｖ 交 流输 电线路 的相邻 ２ 门型 直线 杆塔 ， 采 用Ｉ 型悬 挂方 式 ， 共
１ ． ７ ～ １ ２ ． ３ ％， Ｍｇ （ Ｎ Ｏ ３ ） ２ Ｊ 昕占百 分 比为０ ． ８ ～ １ ３ ． ９ ％。 文献［ １ ２ — １ ６ ］ 还 进 行 了不 同化 学 成 分 下 的绝 缘 子污秽 闪络特 性试 验研 究 ， 试验 结果 表 明 ： 灰 密 的大 小 对 绝 缘子 污秽 闪络 有影 响 ， 当灰 密达 １ ～ ２ ｍｇ ｃ ／ ｅ ｍ ２ ，
500kV输电线路绝缘子覆冰闪络及对策研究
分 区段 已远远 超 过设 计 覆 冰 荷载 。 已导 致 地线 断 线
和连续 冰 闪、 地线 支 架 屈服 及 地线 串动 滑 移 或掉 线
的重大 事故 和故 障 。
根 据荆 门 市 气 象 局 提 供 的气 象 资 料 ， ０ ４年 ２０ １ ２月 ２ — ６日。 双 二 回经过 的荆 门地 区 出现 冻 １ ２ 葛
双樊 线 、 樊线 、 双 Ⅱ回 ５ ０ ｋ 斗 葛 ０ Ｖ线 路 设 计 的
气象 条件 采用 湖北省 典 型气象 区的条 件 ， ： 即 最大 风
速 ３ ／ ， 均气 温 １ ℃ ， 计覆 冰厚度 １ ＇ 验 ０ｍ ｓ平 ５ 设 ０ｎｍ， ｌ
算 覆冰 厚度 １ ｍ， 冰时 的同时风 速 １ ／ ， ５ｍ 覆 ０ｍ ｓ 同时
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箜 鲞 型
２０ ０ ６年 １ ２月
湖 北 电 力
Ｖ． ｄ Ｄ３Ａｄ ｏ．２Ｏ０６ １０ ｅ ｅ
５ ０ｋ ０ Ｖ输 电线 路绝 缘 子 覆冰 闪络及 对 策研 究
吴 向东 徐 辉 芳 吴 。 ，
（． １ 武汉 大学 电气工程 学院 ，湖北 武汉
１９ ９ ３年 １ １月 １ ９日及 １９ ９ ４年 １ 月 １ 日， 双 １ ６ 葛
Ⅱ回 ２ ０— ３ ３ ２ ９号 连续 两 年 因覆 冰发 生 倒杆 断线 事
故。
雨及 降雪天 气 ， 而位 于 干 沟地 区的杆 塔 及 导 线上 的
覆冰 尤 为其 严 重 ， 导线 覆 冰后 直 径达 到 １０ ｍ 地 ８ ｍ。 线覆 冰 直 径 达 １０／／， ０ １１ 绝缘 子 上 形 成 了连 续 的冰 １ １ 柱 。当地从 ２ ０日开始有 强 烈寒潮 降雪 。 成雨 、 、 形 雪
特高压输电线路雷电绕击防护性能研究
特高压输电线路雷电绕击防护性能研究摘要：伴随着社会经济高速发展与人们生活质量的不断提高，对电能的需求越来越高。
从目前的具体情况分析来看，电能在供应的过程中，自身系统的问题会导致能量输送的中断，外部环境当中存在的突发性因素也会导致电力输送的中断，最为典型的便是特高压线路在受到雷击后的运输中断。
简言之，电能的输送需要保证持续性，而雷电的发生又具有不确定性，所以为了强化输电线路对雷击问题的规避，对特高压输电线路进行雷电绕击防护性能分析并提升其防护力十分必要。
关键词：特高压；输电线路；雷电绕击防护性能引言随着经济的快速发展，电对于人们的生活发挥的作用越来越大，从照明，电器的使用，工厂的生产等等都离不开电，所以电的生产和电的传输都是十分重要的，政府和人们对这些方面也是高度关注。
而作为电的传输的主要方法，超高压输电线路，在目前情况下得到了广泛的使用，但是在使用过程中，存在着许多的问题，而雷击跳闸也是目前超高压输电线路容易产生的问题。
所以为了人们生活的用电保障，以及工业生产的用电保障，就要对这种问题进行改善。
1雷击形式与特征雷电现象是由于太阳辐射使地表受热造成含水汽空气产生对流，水珠在运动、碰撞、分裂、融合过程中带上电荷。
雷云放电就产生光（闪）和声（雷），并在输电线路上形成过电压。
雷过电压有直击雷过电压和感应雷过电压两种形式，前者是指雷云直接对线路放电并在设备上产生冲击电压，后者是由于雷电先导在设备上感应出电荷而形成的过电压。
感应雷过电压只对没有避雷线的35kV及以下线路有威胁，110kV及以上线路受到的威胁主要来自直击雷过电压。
直击雷过电压又分为反击和绕击两种情况，反击是指雷电直接击中杆塔或地线，而绕击是指雷电绕过地线击中导线。
根据运行经验，反击主要发生在330kV及以下线路，而500kV及以上线路主要雷击故障由绕击引起，尤其是特高压输电线路绝缘水平高、杆塔结构尺寸大，更容易发生绕击。
2特高压线路雷电绕击防护措施分析2.1特高压线路绕击防护措施适用性架空线路常用绕击防护措施有减小保护角、使用并联间隙、装设线路避雷器、装设杆塔侧针、安装耦合地线或旁路地线等，由于特高压线路的特殊性，并非所有防护措施均适用。
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输电线路绝缘子雷电闪络特性研究
雷电是输电线路的重要威胁。雷击故障能够造成电力中断,雷击产生的过电
压,会对用户微电子设备造成损害。
国内外学者在雷电活动规律、雷击线路的物理过程和冲击电压下绝缘闪络机
理方面做了大量的研究工作,建立起较为完善的输电线路防雷理论体系。使用雷
电定位系统能够更为准确地得到雷电参数数据。
雷电屏蔽模型根据线路参数计算绕击率、击杆率。采用杆塔和导线的雷电波
过程分析可以得到电磁暂态结果。
本文总结和分析了影响输电线路绝缘子雷电闪络特性的重要因素,得到
了一些有价值的结论。线路使用的绝缘子安装型式有多种,但是人们对其耐雷电
冲击特性缺乏足够了解。
本文通过试验方法,研究了绝缘子串并联和V字型悬挂型式对雷电闪络特性
的影响,可以为现场绝缘子安装提供参考。均压环使用时会由于绝缘距离下降导
致跳闸率升高,本文尝试利用半导体和绝缘涂层方法提高击穿电压。
对大气条件下,电极表面涂层对空气较长间隙冲击击穿特性的影响进行初步
理论分析。认为试验间隙的击穿属于经典流注理论范畴,空气电离和光电离作用
占主导地位,相对而言,涂层对电极表面电场畸变的改善和对电子发射的阻挡效
应没有显现出来。
本文还采用有限元计算软件进行电场计算,电场计算结果表明,绝缘子
串悬挂型式将造成空间电场强度发生变化,从而影响空气击穿电压,并联悬挂绝
缘子串随着间距的减小会造成两串之间电场强度增大,从而使得空气击穿容易发
生。