電力線路防雷接地研究

圖4.82可以看出桿塔高度對(duì)繞擊率的影響還是較大的，同時(shí)從前面分析也可以知道，桿塔高度的增加，也將大大增加同塔雙回輸電線路的反擊跳閘率，因此，為提高輸電線路的耐雷水平，在條件允許的情況下，盡量降低桿塔的高度。圖4.82桿塔呼稱高對(duì)繞擊的影響4.9繞擊耐雷性能小結(jié)通過(guò)上述計(jì)算和分析可知，桿塔的繞擊耐雷性能具有如下特點(diǎn)：1、地線保護(hù)角對(duì)輸電線路繞擊耐雷性能的影響較大，尤其是雙回路。線路的繞擊跳閘率隨地線保護(hù)角的增大而迅速上升。根據(jù)《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50545-2010）并參照本文分析計(jì)算結(jié)果，建議本工程雙回路桿塔地線保護(hù)角不大于0°；單回路酒杯型直線塔和跳線上繞式耐張塔地線保護(hù)角不大于15°；單回路“下”字型直線塔和單柱型耐張塔地線保護(hù)角不大于0°。2、在山區(qū)地段，受地面傾角影響，線路的繞擊跳閘率會(huì)比平地線路顯著上升，因此在選線時(shí)應(yīng)主動(dòng)避開(kāi)地形陡峭的山坡，實(shí)在無(wú)法避開(kāi)時(shí)，要采取必要的防雷措施。3、線路繞擊率隨桿塔呼高增高而顯著上升，因此，在條件允許的情況下，盡量降低桿塔的高度。5防雷設(shè)計(jì)及接地措施提高線路的耐雷水平，降低線路的雷擊跳閘率是輸電線路防雷設(shè)計(jì)的最終目的。在確定線路防雷方式時(shí)，應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)的運(yùn)行方式，線路的電壓等級(jí)和重要程度、線路經(jīng)過(guò)地區(qū)雷電活動(dòng)的強(qiáng)度、地形地貌特點(diǎn)、土壤電阻率的高低等自然條件，參考當(dāng)?shù)卦芯€路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的結(jié)果，采取合理的保護(hù)措施。本文通過(guò)對(duì)本工程桿塔耐雷性能的計(jì)算、分析和研究，并參考國(guó)內(nèi)外多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，為提高線路的雷電性能，主要可以采取以下措施：5.1架設(shè)避雷線這是高壓超高壓線路防雷的基本措施。其作用主要是防止雷直接擊于導(dǎo)線。同時(shí)還有分流作用以減小流經(jīng)桿塔入地的電流，從而降低塔頂電位；通過(guò)對(duì)導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣承受的電壓；對(duì)導(dǎo)線還有屏蔽作用，可以降低感應(yīng)過(guò)電壓。本工程位于山地，建議本工程雙回路桿塔地線保護(hù)角不大于0°，全高60m及以上雙回路鐵塔地線對(duì)導(dǎo)線保護(hù)角不超過(guò)-5°；單回路酒杯型直線塔和“貓頭型”跳線上繞式耐張塔地線保護(hù)角不大于15°；單回路“下”字型直線塔和單柱型耐張塔地線保護(hù)角不大于0°。5.2降低桿塔接地電阻降低桿塔沖擊接地電阻可顯著提高線路耐雷水平，是降低輸電線路跳閘率最有效的方法之一。為了便于檢查和測(cè)量，規(guī)程規(guī)定了不同情況下要求的桿塔接地電阻限值，如下表所示。表5.2-1桿塔接地電阻限值土壤電阻率≤100100～500500～10001000～2000＞2000工頻接地電阻（Ω）1015202530在土壤電阻率低的地區(qū)，應(yīng)充分利用鐵塔、鋼筋混凝土桿的自然接地電阻。在高土壤電阻率的地區(qū)，用一般方法難于降低接地電阻時(shí)，可采用多根放射形接地體，或連續(xù)伸長(zhǎng)接地體；或采用某種有效的降阻劑降低接地電阻值。對(duì)于全高超過(guò)60m的桿塔，在雷雨季節(jié)干燥時(shí)，建議每基桿塔不接地線的工頻接地電阻不大于上表規(guī)定的數(shù)值的一半，以提高線路耐雷水平。5.3加強(qiáng)絕緣對(duì)于個(gè)別大檔距、高桿塔地段，落雷機(jī)會(huì)增多；塔高等值電感大，塔頂電位高；感應(yīng)過(guò)電壓也高；繞擊的最大雷電流幅值大，繞擊率高。這些都增大了線路的雷擊跳閘率。為降低跳閘率，可在高桿塔上增加絕緣子串的片數(shù)，加大導(dǎo)、地線之間的距離，以加強(qiáng)線路絕緣，提高線路耐雷水平，降低雷擊跳閘率。5.4裝設(shè)多相自動(dòng)重合閘裝置由于線路絕緣具有自恢復(fù)能力，大多數(shù)雷擊造成的沖擊閃絡(luò)在線路跳閘后能自行消除，因此安裝自動(dòng)重合閘裝置對(duì)降低線路的雷擊事故率效果很好。國(guó)外運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)表明，采用多相重合閘，可以十分有效地限制同時(shí)閃絡(luò)對(duì)系統(tǒng)的危害。5.5安裝線路型避雷器為了減少輸電線路的雷電事故，提高供電可靠性，人們提出了利用避雷器來(lái)減少線路雷擊事故和深度限制操作過(guò)電壓的要求。圖5.5-1線路用氧化鋅避雷器加裝避雷器后，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí)，雷電流的分流將發(fā)生變化，一部分雷電流從避雷線傳入相臨桿塔，一部分經(jīng)塔體入地，當(dāng)雷電流超過(guò)一定值后，避雷器動(dòng)作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導(dǎo)線，傳播到相臨桿塔，雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用，將分別在導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量，因?yàn)楸芾灼鞯姆至鬟h(yuǎn)遠(yuǎn)大于從避雷線中分流的雷電流，這種分流的耦合作用將使導(dǎo)線電位提高，使導(dǎo)線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，計(jì)算結(jié)果也表明加裝線路型避雷器后可以大大減少和消除線路雷擊跳閘事故。6結(jié)論通過(guò)對(duì)本工程線路反擊跳閘率和繞擊跳閘率的計(jì)算結(jié)果及其影響因素進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論：（1）220kV輸電線路反擊跳閘率明顯高于繞擊跳閘率，提高線路反擊耐雷水平是220kV防雷設(shè)計(jì)的主要工作。（2）輸電線路的耐雷水平隨接地電阻的減小而增大，反擊跳閘率隨接地電阻的減小而迅速減小，故減小桿塔接地電阻是提高線路耐雷水平和運(yùn)行可靠性的有效措施。（3）理論分析和計(jì)算結(jié)果表明，繞擊跳閘率與線路保護(hù)角、隨地面傾角和桿塔呼高有關(guān)，隨著線路保護(hù)角增大而減小，隨地面傾角增大而增大、隨桿塔呼高增加而增大。根據(jù)《110kV～750kV架空輸電線設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50545-2010）相關(guān)規(guī)定，并參考以上結(jié)論，建議本工程采取以下防雷措施：（1）全線架設(shè)雙地線，桿塔上兩根地線之間的距離，不超過(guò)地線與導(dǎo)線間垂直距離5倍，以保證兩地線聯(lián)合保護(hù)作用。（2）本工程位于山地，建議本工程雙回路桿塔地線保護(hù)角不大于0°，全高60m及以上雙回路鐵塔地線對(duì)導(dǎo)線保護(hù)角不超過(guò)-5°；單回路酒杯型直線塔和“貓頭型”跳線上繞式耐張塔地線保護(hù)角不大于15°；單回路“下”字型直線塔和單柱型耐張塔地線保護(hù)角不大于0°。（3）受地面傾角影響，線路的繞擊跳閘率會(huì)比平地線路顯著上升，因此在選線時(shí)應(yīng)主動(dòng)避開(kāi)地形陡峭的山坡，實(shí)在無(wú)法避開(kāi)時(shí)，要采取必要的防雷措施，如降低接地電阻，加裝線路避雷器等措施。（4）在+15℃，無(wú)冰、無(wú)風(fēng)情況下，檔距中央導(dǎo)地線之間的距離應(yīng)滿足S≥0.012L+1。（5）全線桿塔逐基接地，并根據(jù)土壤電阻率參數(shù)的不同選擇接地裝置型式，在雷雨季節(jié)干燥時(shí)，每基桿塔不接地線的工頻接地電阻，不大于下表規(guī)定的數(shù)值。表6-1