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山区输电线路防雷综合措施研究及实施方案

发布于：2015-07-02 11:48:02 来自：电气工程/供配电技术 [复制转发]

1、概述
1.1项目背景
　　输电工程伊始，架空输电线路和雷击跳闸一直是困扰安全供电的一个难题，雷害事故几乎占线路全部跳闸事故1/3或更多。因此，寻求更有效的线路防雷保护措施，一直是电力工作者关注的课题。
　　黄山电网处于安徽电网末端的皖南山区，山峦起伏、地形剧变、峰高谷深，现有的35-220KV线路长度达650余km、杆塔2022基，约85%均分布在山区。线路所经地区为多雷区，黄山地区年均雷暴日达55-70之间。由于黄山电网处于系统未端，主电源线路为两条220KV宁万2895、2896线及110KV陈太484、绩金916线路，黄山市作业国际性的旅游都市，每年政治保电、接待任务繁重，其特殊性对黄山电网的安全运行提出了更高的标准。而地处皖南的黄山电网，线路雷击跳闸是整个电网跳闸的重要原因，经常占到跳闸总数的80-90%。且由于线路大多处于高山大岭，降低雷击跳部率对于日常线路设备的运行维护人员来说将大大降低劳动强度，因此如何有效防止雷击故障的发生，对防雷措施进行综合研究，尽量降低雷击跳闸率，其效益是不仅仅用金钱来衡量的。山区线路防雷综合措施主要分成三个方面，它们是：安装线路避雷器、杆塔接地电网改造和安装可控放电避雷针。这些措施将从防止直击雷跳闸、反击雷跳闸两个方面对线路防雷起到综合作用。
1.2行业现状
　目前输电线路本身的防雷措施主要依靠架设在杆塔顶端的架空地线，其运行维护工作中主要是对杆塔接地电阻的检测及改造。由于其防雷措施的单一性，无法达到防雷要求。而以前所推行的安装耦合地线、增强线路绝缘水平的防雷措施，受到一定的条件限制而无法得到有效实施，如通常采用增加绝缘子片数或更换为大爬距的合成绝缘子的方法来提高线路绝缘，对防止雷击塔顶反击过电压效果较好，但对于防止绕击则效果较差，且增加绝缘子片数受杆塔头部绝缘间隙及导线对地安全距离的限制，因此线路绝缘的增强也是有限的。而安装耦合地线则一般适用于丘陵或山区跨越档，可以对导线起到有效的屏蔽保护作用，用等击距原理也就是降低了导线的暴露弧段。但其受杆塔强度、对地安全距离、交叉跨越及线路下方的交通运输等因素的影响，因此架设耦合地线对于旧线路不易实施。因此研究不受条件限制的线路防雷措施就显得十分重要，将安装线路避雷器、降低杆塔接地电阻、安装可控放电避雷针进行综合分析运用，从它们对防止雷击形式的针对性出发，真正做到切实可行而又能收到实际效果。
1.3项目目标
　　通过进行安装线路避雷器、降低杆塔接地电阻、安装可控放电避雷针三种措施的综合运用，有效降低线路跳闸率。从而大大提高黄山电网的安全可靠运行水平，确保城市旅游业及工农业、生产生活用电。
1.3.1雷击跳闸分析
　　高压送电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关：线路绝缘子的50%放电电压；有无架空地线；雷电流强度；杆塔的接地电阻。高压送电线路各种防雷措施都有其针对性，因此，在进行高压送电线路设计时，我们选择防雷方式首先要明确高压送电线路遭雷击跳闸原因。
1)高压送电线路绕击成因分析
　　根据高压送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。对山区的杆塔，计算公式是：

　　山区高压送电线路的绕击率约为平地高压送电线路的3倍。山区设计送电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距，这是线路耐雷水平的薄弱环节；一些地区雷电活动相对强烈，使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。
2)高压送电线路反击成因分析
　　雷击杆、塔顶部或避雷线时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值，即Uj ＞ U50%时，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。
1、概述
1.1项目背景
　　输电工程伊始，架空输电线路和雷击跳闸一直是困扰安全供电的一个难题，雷害事故几乎占线路全部跳闸事故1/3或更多。因此，寻求更有效的线路防雷保护措施，一直是电力工作者关注的课题。
　　黄山电网处于安徽电网末端的皖南山区，山峦起伏、地形剧变、峰高谷深，现有的35-220KV线路长度达650余km、杆塔2022基，约85%均分布在山区。线路所经地区为多雷区，黄山地区年均雷暴日达55-70之间。由于黄山电网处于系统未端，主电源线路为两条220KV宁万2895、2896线及110KV陈太484、绩金916线路，黄山市作业国际性的旅游都市，每年政治保电、接待任务繁重，其特殊性对黄山电网的安全运行提出了更高的标准。而地处皖南的黄山电网，线路雷击跳闸是整个电网跳闸的重要原因，经常占到跳闸总数的80-90%。且由于线路大多处于高山大岭，降低雷击跳部率对于日常线路设备的运行维护人员来说将大大降低劳动强度，因此如何有效防止雷击故障的发生，对防雷措施进行综合研究，尽量降低雷击跳闸率，其效益是不仅仅用金钱来衡量的。山区线路防雷综合措施主要分成三个方面，它们是：安装线路避雷器、杆塔接地电网改造和安装可控放电避雷针。这些措施将从防止直击雷跳闸、反击雷跳闸两个方面对线路防雷起到综合作用。
1.2行业现状
　目前输电线路本身的防雷措施主要依靠架设在杆塔顶端的架空地线，其运行维护工作中主要是对杆塔接地电阻的检测及改造。由于其防雷措施的单一性，无法达到防雷要求。而以前所推行的安装耦合地线、增强线路绝缘水平的防雷措施，受到一定的条件限制而无法得到有效实施，如通常采用增加绝缘子片数或更换为大爬距的合成绝缘子的方法来提高线路绝缘，对防止雷击塔顶反击过电压效果较好，但对于防止绕击则效果较差，且增加绝缘子片数受杆塔头部绝缘间隙及导线对地安全距离的限制，因此线路绝缘的增强也是有限的。而安装耦合地线则一般适用于丘陵或山区跨越档，可以对导线起到有效的屏蔽保护作用，用等击距原理也就是降低了导线的暴露弧段。但其受杆塔强度、对地安全距离、交叉跨越及线路下方的交通运输等因素的影响，因此架设耦合地线对于旧线路不易实施。因此研究不受条件限制的线路防雷措施就显得十分重要，将安装线路避雷器、降低杆塔接地电阻、安装可控放电避雷针进行综合分析运用，从它们对防止雷击形式的针对性出发，真正做到切实可行而又能收到实际效果。
1.3项目目标
　　通过进行安装线路避雷器、降低杆塔接地电阻、安装可控放电避雷针三种措施的综合运用，有效降低线路跳闸率。从而大大提高黄山电网的安全可靠运行水平，确保城市旅游业及工农业、生产生活用电。
1.3.1雷击跳闸分析
　　高压送电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关：线路绝缘子的50%放电电压；有无架空地线；雷电流强度；杆塔的接地电阻。高压送电线路各种防雷措施都有其针对性，因此，在进行高压送电线路设计时，我们选择防雷方式首先要明确高压送电线路遭雷击跳闸原因。
1)高压送电线路绕击成因分析
　　根据高压送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。对山区的杆塔，计算公式是：

　　山区高压送电线路的绕击率约为平地高压送电线路的3倍。山区设计送电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距，这是线路耐雷水平的薄弱环节；一些地区雷电活动相对强烈，使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。
2)高压送电线路反击成因分析
　　雷击杆、塔顶部或避雷线时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值，即Uj ＞ U50%时，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。

序号	对照项目	反击	绕击
1	雷电流测量	电流较大(结合电流路径)	电流较小(结合电流路径)
2	接地电阻	大	小
3	闪络基数及相数	一基多相或多基多相	单基单相或相临两基同相
4	塔身高度	较高	较低
5	地形特点	一般，不易绕击	山坡及山顶易绕击处
6	闪络相别	耐雷水平低相(如下相)	易绕击的相(如上相)