高電壓-輸電線路的雷電防護(hù)__論文

1、西南科技大學(xué)高電壓技術(shù)課程論文題目 輸電線路的雷電防護(hù) 班級 電氣0903 姓名 謝正成 學(xué)號 20095720 摘要 雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現(xiàn)象。雷電一般產(chǎn)生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中，因此常伴有強烈的陣風(fēng)和暴雨，有時還伴有冰雹和龍卷。雷電這一自然現(xiàn)象對輸電線路的危害性，通過對輸電線路的防雷設(shè)計的研究，闡述了輸電線路防雷設(shè)計對電力系統(tǒng)正常運行的重要意義,剖析了電力系統(tǒng)中,如何提高輸電線路防雷水平，從而有效降低輸電線路雷擊跳閘率，減少雷電對電網(wǎng)安全運行影響。我國輸電線路防雷設(shè)計研究主要從以下幾個方面著手進(jìn)行:1、合理選擇線路路徑;2、架設(shè)避雷線;3、降低桿塔接地

2、電阻;4、在部分地段裝設(shè)避雷器;5、提高線路整體絕緣水平。輸電線路防雷保護(hù)工作必須一切從實際出發(fā)，要充分聽取各種意見，科研、設(shè)計、施工和運行部門應(yīng)緊密結(jié)合，通力協(xié)作，根據(jù)當(dāng)?shù)乩纂娀顒忧闆r和電力網(wǎng)的具體特點等，進(jìn)行充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，保證防雷保護(hù)的設(shè)計方案技術(shù)先進(jìn)、方案合理。關(guān)鍵詞：輸電線路 雷電 防雷設(shè)計 防雷保護(hù)目 錄引言1一 雷電對高電壓線路的主要危害2二 目前我國高壓線路的防雷研究2三 輸電線路雷電防護(hù)研究的意義3四 輸電線路防雷研究的現(xiàn)狀4參考文獻(xiàn)5引言據(jù)統(tǒng)計，在我國高壓輸電線路運行的總跳閘事故中，有累計引起的跳閘事故占40%70%，尤其在多雷、土壤電阻率高、地形復(fù)雜的地區(qū)，雷擊引起的

3、跳閘率更高。在目前的電力系統(tǒng)中，主要的發(fā)電場有火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠。除此之外利用風(fēng)能、太陽能、地下熱能和潮汐能發(fā)電也在不斷的研究與發(fā)展中，有的具備了一定的規(guī)模。電能是現(xiàn)如今能源的主要組成部分，它與其他能源相比較，具有易于轉(zhuǎn)化，輸配簡單，便于調(diào)節(jié)測量、準(zhǔn)確控制的優(yōu)點。因此，保證可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高質(zhì)量的供電，對工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與人民生活影響很大，因此，合理安全用電已是當(dāng)務(wù)之急。電力系統(tǒng)由各種不同類型的發(fā)電廠、輸配電網(wǎng)及電力用戶組成，它們分別完成了電能的生產(chǎn)、輸送、分配及使用。雷電波沿著輸電線侵入變電站，就會對變電站設(shè)備構(gòu)成巨大威脅。變電站是電力系統(tǒng)的樞紐，站內(nèi)的變壓器等主要電氣設(shè)備的

4、內(nèi)絕緣大多沒有恢復(fù)能力，一旦雷擊損壞，有可能照成大面積停電，給生產(chǎn)和生活帶來重大損失和影響。保障電力供應(yīng)的穩(wěn)定性、持續(xù)性、安全性是滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展需要剛性需求及優(yōu)質(zhì)服務(wù)的社會價值的體現(xiàn)。隨著全球氣候異常狀況的加劇，雷電活動也異常頻繁。雷害作為主要影響因素之一（雷擊是造成輸電線路跳閘停電事故的主要原因，在電力系統(tǒng)非計劃停運中，雷電事故一般占30%以上，有的地區(qū)甚至達(dá)到80以上），對電力安全傳送的影響及危害非常大，輸電線路的雷電防護(hù)也越顯重要，因此解決好線路防雷的問題成為電力供應(yīng)中的一項重要工作。一 、雷電對高電壓線路的主要危害雷電的主要危害有以下幾種形式：1. 電流高壓效應(yīng)會產(chǎn)生高達(dá)數(shù)萬伏甚至數(shù)

5、十萬伏的沖擊電壓，如此巨大的電壓瞬間沖擊電氣設(shè)備，足以擊穿絕緣層使設(shè)備發(fā)生短路，導(dǎo)致燃燒、爆炸等直接災(zāi)害。2. 電流高熱效應(yīng)會放出幾十至上千安的強大電流，并產(chǎn)生大量的熱能，在雷擊點的熱量會很高，可以導(dǎo)致金屬的熔化，引發(fā)火災(zāi)和爆炸。3. 雷電流機械效應(yīng)主要表現(xiàn)為被雷擊的物體發(fā)生爆炸、扭曲、崩潰、撕裂等現(xiàn)象導(dǎo)致財產(chǎn)損失和人員傷亡。4. 雷電流靜電感應(yīng)可以使被擊導(dǎo)體感生出與雷電性質(zhì)相反的大量電荷，當(dāng)雷電消失來不及流散時，即會產(chǎn)生很高電壓，發(fā)生放電現(xiàn)象從而導(dǎo)致火災(zāi)。5. 雷電流電磁感應(yīng)會在雷擊點周圍產(chǎn)生強大的交變電磁場，其感生出的電流可引起變電器局部過熱而導(dǎo)致火災(zāi)。6. 電波的侵入和防雷裝置上的高電壓

6、對建筑物的反擊作用也會引起配電裝置或電氣線路斷路而燃燒導(dǎo)致火災(zāi)。7. 雷電流能破壞電力系統(tǒng)的各個元件，有可能造成發(fā)電機、電力變壓器、斷路器和其它電氣設(shè)備絕緣損壞，線路上的絕緣子也會因為雷擊而發(fā)生閃絡(luò)或碎裂、導(dǎo)線燒斷和木質(zhì)電桿被雷劈裂等事故。二、目前我國高壓線路的防雷研究目前，我國輸電線路防雷設(shè)計研究主要從以下幾個方面著手進(jìn)行:(1) 桿塔高度越高、地面傾角越大、線路保護(hù)角就越大,線路繞擊跳閘率也就越高，增加絕緣子片數(shù)可以降低繞擊跳閘率。采用懸掛式避雷器，以降低線路上的雷電過電壓，減小絕緣子串閃絡(luò)次數(shù)。或者降低保護(hù)角，以減小邊相導(dǎo)線的繞擊率。如日本的1000kV高壓線路采用雙回路自立式鐵塔，保護(hù)

7、角設(shè)計為負(fù)值，則其繞擊率非常小。(2)改進(jìn)導(dǎo)線布置，減小中間導(dǎo)線繞擊率?？蓪⑷鄬?dǎo)線按倒三角形排列以降低中間導(dǎo)線的高度，減小繞擊率。(3)隨著輸電電壓的升高，桿塔高度對繞擊率的影響明顯增加，因此，要求盡可能降低桿塔高度。同時, 為了減少雷擊造成反擊，可限制桿塔沖擊接地電阻在10以下。(4) 特高壓輸電線路桿塔上較高的絕緣強度,使其具有較良好的承受雷電反擊的能力。但桿塔較高的同塔雙回線路比單回路要差。如特高壓架空輸電線路采用此種塔型,需要遵循線路雷擊選擇性規(guī)律,妥善作出因地制宜的良好防雷設(shè)計。(5)特高壓輸電線路雷電繞擊閃絡(luò)是雷擊跳閘主要起因4。若進(jìn)一步減小絕緣子串長度，降低絕緣沖擊強度，同時使

8、得避雷線與導(dǎo)線之間垂直距離縮短，將會增大雷電繞擊率。這對避雷線正保護(hù)角線路，是一個最不利的影響因素，可采取增高避雷線支持高度或防止檔中避雷線移動。這幾種方法在目前的輸電線路防雷設(shè)計中運用得非常多，在線路路徑受地形和投資限制，選擇范圍不大的情況下，架設(shè)避雷線、降低桿塔接地電阻、裝設(shè)避雷器、提高線路絕緣水平成為防雷設(shè)計的主要方法。避雷線、桿塔接地電阻、避雷器、線路絕緣的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)在各類規(guī)程和技術(shù)規(guī)范都有較為詳細(xì)的闡述。8.三、輸電線路雷電防護(hù)研究的意義隨著全球氣候異常狀況的加劇，雷電活動也異常頻繁。雷害作為主要影響因素之一。輸電線路在電網(wǎng)中主要作用是輸送電能，而且輸電線路是跨越地域、覆蓋面積最廣的元

9、件，保證輸電線路的正常工作對電網(wǎng)安全、可靠、持續(xù)供電尤為重要。因此，保護(hù)輸電線路不受雷擊的影響，對電網(wǎng)正常供電，電廠發(fā)電設(shè)備，變電站設(shè)備是一項不容忽視的工作。雷擊是造成輸電線路跳閘停電事故的主要原因，在電力系統(tǒng)非計劃停運中，雷電事故一般占30%以上，有的地區(qū)甚至達(dá)到80以上，對電力安全傳送的影響及危害非常大。輸電線路雷害事故引起的跳閘，不但影響電力系統(tǒng)的正常供電，增加輸電線路及開關(guān)設(shè)備的維修工作量，而且由于輸電線路上落雷，雷電波還會沿線路侵入變電所輸電線路作為電力傳輸系統(tǒng)的大動脈，它將電能傳輸?shù)剿拿姘朔?，它是連接各個發(fā)電廠、變電站/變電所、用戶的橋梁,是所有同步發(fā)電機并行運行的重要保證；而且，

10、防雷設(shè)計也是電氣安全的主要措施，因此輸電線路的安全運行，直接影響了電網(wǎng)的穩(wěn)定運行和向廣大用戶可靠供電。輸電線路的安全運行在電網(wǎng)中具有舉足輕重的地位，是實現(xiàn)“強電強網(wǎng)”的需要，也是向工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活用電提供不間斷供電的需要。由于我國地處溫帶和亞熱帶，所以雷電活動比較強烈。漫長的輸電線路穿過平原、山區(qū)、峽谷，跨過江河湖泊，遇到的地理環(huán)境和氣象條件各不相同，所以遭受雷擊的概率比較大。據(jù)統(tǒng)計，我國電力系統(tǒng)各類事故、故障中，輸配電線路的雷害事故占有很大的比例。由于輸電線路對于?！熬W(wǎng)”的重要地位，因此，如何減少輸電線路的雷害事故就成為了電力系統(tǒng)中的一項重要研究課題。輸電線路的雷害事故引起的跳閘，不斷影

11、響電力系統(tǒng)的正常供電，增加輸電線路及開關(guān)設(shè)備的維修工作量，而且由于輸電線路上的落雷引起的雷電波可能會沿著線路侵入變電所，造成不可估量的財產(chǎn)損失和人員傷亡。在電力系統(tǒng)中線路的絕緣最強，變電所次之，發(fā)電機最弱，若發(fā)電廠、變電所的電力設(shè)備防護(hù)保護(hù)不完善，往往會引起其設(shè)備絕緣損壞，影響安全供電。由此可見，輸電線路的防雷是減少電力系統(tǒng)雷害事故及其所引起電量損失的關(guān)鍵。做好輸電線路的防雷設(shè)計工作，不僅可以提高輸電線路本身的供電可靠性，延長其使用壽命，而且還可以使變電所、發(fā)電廠安全運行得到保障。四、電線路防雷研究的現(xiàn)狀經(jīng)過幾十年的不斷摸索研究,許多的專家和學(xué)者為了盡可能的降低雷電襲擊的不安全事故的發(fā)生,提高

12、輸電線路安全供電的可靠性,提出了許多有關(guān)防雷設(shè)計的措施和方案。幾十年前，由于輸電線路的電壓等級比較低，因此考慮的主要是以防止感應(yīng)雷為主，在這種情況下，采取了在相線下面，架設(shè)了地線，以此來提高導(dǎo)線與地線的耦合系數(shù)，減少線路上的感應(yīng)過電壓。后來，經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展和大量的研究，并隨著輸電線路的電壓等級的不斷提高（我國電力線路電壓等級有：550KV、330KV、220KV、110KV、35KV、10KV、6KV、380V和220V）,對雷電的認(rèn)識也進(jìn)一步加深了，并歸納了表征雷電的一些參數(shù)，至此，輸電線路的防雷水平得到提高。從輸電線路的發(fā)展過程來看，防雷研究經(jīng)歷了四個階段:第一階段（1930年以前）

13、：由于輸電線路電壓等級較低，所以以防止感應(yīng)雷為主，因此采取的措施主要是裝設(shè)地線，增加耦合系數(shù)，減小線路上的感應(yīng)過電壓。第二階段(19301950年)：主要是以防止雷電直擊輸電線路為主，這一階段，人們對雷電有了更深的了解，同時也系統(tǒng)歸納了表征雷電的參數(shù)，并開始意識到直擊雷是電壓等級較高的輸電線路，如110kV、220kV、特高壓輸電線路發(fā)生跳閘的主要原因，由此，人們經(jīng)過研究，也產(chǎn)生了如何有效防止直擊雷，使導(dǎo)線得到更好保護(hù)的計算方法。經(jīng)過若干年的發(fā)展，輸電線路的電壓等級越來越高，同時線路的絕緣水平也逐漸得到提高，多年的實踐證明，直擊雷過電壓是線路發(fā)生跳閘，引發(fā)事故的主要原因，而感應(yīng)過電壓一般情況下則不會使絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)。因此，世界上很多國家對雷電都進(jìn)行了大量的觀察研究，并在此基礎(chǔ)上提出了用行波理論來計算絕緣子串兩端電壓的方法。第三階段(19501962年):由于美國OVEC-345kV線路發(fā)生了非常多的絕緣閃絡(luò)，由此引發(fā)了很大的爭論，并且人們對以前的防雷計算方法和得到的研究數(shù)據(jù)重新進(jìn)行了評估。這樣一來就使得輸電線路的防雷研究有了很大的發(fā)展，從而也在線路的理論分析、現(xiàn)場實測以及模擬試驗和運行經(jīng)驗等方面有了極大提高。第四階段(1962年至今):人們將模擬試驗、現(xiàn)場實測、概率統(tǒng)計方法和計算機進(jìn)行了密切聯(lián)系，使得現(xiàn)在的防雷保護(hù)在理論和實踐上