工程技术 产业经济与输电线路防绕击

工程技术产业经济与输电线路防绕击
避雷针设计
□江海燕周银彪周军
（武汉大学电气工程学院湖北〃武汉430072）
摘要：通过分析输电线路反击和绕击的成因，指出对于500kv超高压输电线路，绕击是造成线路跳闸的主要原因，山地更是绕击的多发地。

提出根据绕击特点，防止或者减少绕击应采取的措施。

装设避雷针是防绕击的有效措施并给出其他合理化建议。

关键词：防绕击直击避雷针
中图分类号：TM1文献标识码：A文章编号：1007-3973（2010）02-025-02
雷电危害可分成直击雷、感应雷和浪涌三种。

对于线路来说，危害线路的主要是直击雷。

雷直击于有避雷线的输电线路分为三种情况：①绕过避雷线击于导线；②雷击杆塔顶部或杆塔顶部附近避雷线；③雷击避雷线中央部分。

且直击雷主要有绕击(雷电流为15kA～30kA)和反击(雷电流达100kA及以上)两种形式。

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线路发生雷击成因分析
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。

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。

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，即时，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。

根据计算公式可以看出降低杆塔接地电阻、提高耦合系数k、减小分流系数B、加强高压送电线路绝缘都可以提高高压送电线路的耐雷水平。

在实际实施中。

我们着重考虑降低杆塔接地电阻和提高耦合系数k的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。

线路易发生雷击的主要原因：一是特殊的地理环境和多变的气候条件，容易产生雷电，雷电活动频繁；二是线路处在海拔较高的斜坡或山顶，易遭雷电绕击；三是线路设计标准偏低，杆塔防雷保护角较大，易遭绕击；四是线路绝
缘配合偏低，耐雷水平低，易发生线路遭雷电反击跳闸；五是正电荷向大地放电频繁而且猛烈，杆塔及避雷线遭雷击易发生反击。

高压送电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关：线绝缘子的50％放电电压；有无架空地线；雷电流强度；杆塔的接地电阻。

2线路更易遭受绕击
运行经验表明,对于500kV线路,跳闸主要不是雷击杆塔
时引起的反击,而大部分是绕击造成的。

尤其是运行在山区，与平原地区相比，发生绕击的概率更高于反击。

由平原地区的500kV线路杆塔保护有小于20米杆高小于
50m均能得到可靠保护；最大绕击雷电流幅值远小于绕击耐雷水平24．5kA，因此很难发生绕击跳闸事故。

平原地区雷电先导头部由于投有地形高差的影响，也很难形成侧面雷击，雷电先导基本上已被架有双避雷线的杆塔大面积的屏蔽区域控制，国此平原地区可能发生绕击的雷电先导对导线的最终阶跃已经低到难以形成对杆塔的侧击，屏蔽效果满意。

即使有部分雷电先导接近杆塔高度，由于雷电流幅值远小于杆塔耐雷水平，因此只能使绝缘子串部分闪络而不会发生线路跳闸事故。

山区500kV杆塔的击距是平原地区的2倍以上，绕击雷电流幅值约为平原地区的3倍，有相当数量的绕击雷电流幅
值大于500kV线路杆塔的耐雷水平24.5kA；山区杆塔的屏蔽效果随杆塔高度和保护有增大而降低。

杆塔高度每增加3m，保护有约相应减小5°～7°才能得到相近的屏蔽效果，对于36m及以上500kV线路杆塔只有采用0°或负保护角才能够到可靠屏蔽。

考虑山区地形、地质、气象等特殊条件影响，屏蔽失效会大失增加，因此解决山区500kV超高压输电线路屏蔽失效是防雷面临的当务之急。

3防绕击避雷针设计要点
根据绕击特点，防止绕击应考虑：
（1）对设计耐雷水平远高于本地区雷电活动强度的接地体，可在高空拦截雷电先导，不使其进入接地体绕击区。

（2）对既要防止反击，又要防止绕击的接地体，应降低雷电先导对接地体闪击的定位高度，使接地体不发出易使雷电先导定位高度较高的“定位迎面先导”。

同时应在接地体侧面安装接闪装置，如在高接地体或线路杆塔侧面安装具有防绕击功能的“全屏蔽防雷装置”，作为对已进入接地体侧面屏蔽失效区的雷电先导可靠接闪的有效防绕击措施。

在地线上装设避雷针是有效的防止反击雷和直击雷的措施。

避雷针的有效性与引雷效率紧密相连。

避雷针的引雷(拦截)效率，即是对被保护物的保护作用(保护范围)，
与雷电极性、雷电通道及空间电荷分布、先导头部电位、放电定位高度、避雷针数量和高度、被保护物高度、相互之间位置以及当时的大气条件和地理条件等因素有关。

一般说，地理条件影响先导阶段的电场分布及到主放电的发展；大气条件的影响是空气湿度和温度愈高，避雷针保护效果愈小；雷电流幅值(即放电定位高度)愈大，避雷针引雷(拦截)范围愈大，即保护范围愈大。

26工程技术产业经济与
——科协论坛〃2010年第2期（下）——
简论CO2 气体保护焊的工艺参数选择
□王荣青
（四川水电高级技校四川〃广元628003）
摘要：CO2 气体保护焊以其速度快、操作方便、焊接质量高、适用范围广和成本低廉等诸多优势，逐渐取代了
传统的手工焊条电弧焊。

在焊接生产中，焊接工艺参数对焊接质量和焊接生产率有很大的影响，正确选择焊接
工艺参数是获得质量优良的焊接接头和提高生产率的关键。

本文主要对CO2 气体保护焊中各种相关的工艺参
数对CO2气体保护焊的影响及其焊接工艺的参数选择进行了比较详细的分析。

关键词：CO2 气体保护焊焊接工艺参数选择
中图分类号：TQ02文献标识码：A文章编号：1007-3973（2010）
02-026-03
随着科学技术的飞速发展，焊接设备也在不断的更新换代CO2 气体保护焊的出现和发展对于传统的手工焊条电弧焊就是一次技术性的革命。

它以其速度快、操作方便、焊接质量高、适用范围广和低成本等诸多优势，逐渐取代了传统的手工焊条电弧焊。

在实际生产中，广泛用于机车车辆、汽车、摩托车、船舶、煤矿机械及锅炉制造行业，主要用于焊接低碳钢、低合金钢、耐磨零件的堆焊、铸钢件的补焊等方面。

为了充分发挥CO2 气体保护焊的效能，在焊接时必须正确选择焊接工艺参数。

焊接工艺参数就是焊接时为保证焊接质量而选定的各项参数的总称。

CO2 气体保护焊焊接工艺参数主要包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、气体流量、焊丝伸出长度、焊枪倾角和电源极性等。

笔者根据多年的工作经验，把CO2 气体保护焊各焊接工艺参数对其焊接的影响及其选择的认识整理出来，供大家参考、探讨：
1 CO
2 气体保护焊各工艺参数对其焊接的影响焊接工艺参数对焊接质量和焊接生产率有很大的影响。

为了
获得优质的焊接接头，必须先搞清楚各焊接工艺参数对焊接的影响。

1.1焊丝直径
焊丝直径对焊接过程的电弧稳定、金属飞溅以及熔滴过
渡等方面有显著影响。

随着焊丝直径的加粗（或减细）则熔滴下落速度相应减小（或增大）；随着焊丝直径的加粗（或减细），则相应减慢（或加快）送丝速度，才能保证焊接过程的电弧稳定。

随着焊丝直径加粗,焊接电流、焊接电压、飞溅颗粒等都相应增大，焊接电弧越不稳定，焊缝成形也相对较差。

1.2焊接电流
焊接电流除对焊接过程的电弧稳定、金属飞溅以及熔滴
过渡等方面有影响外，还对焊缝宽度、熔深、加强高有显著影响。

通常随着焊接电流的增加，电弧电压会相应增加一些。

因此随着电流的增加，焊缝熔宽和余高会随之增大一些，而熔深增大最明显。

但是当焊接电流太大时，金属飞溅会相应增加，并容易产生烧穿及气孔等缺陷。

反之，若焊接电流太小时，电弧不能连续燃烧，容易产生未焊透及焊缝表面成形不良
其它几点建议：
（1）高于雷电先导定位高度的避雷针，不能防止已在避雷针下方的先导对接地体闪击，因此应在接地体侧面安装符合要求的侧面接闪针，仅注意防护上部空间雷云，对接地体侧面的低空小雷电先导失去了防护，是装有防雷设备线路或接地体上依然发生绕击雷害事故的原因之一。

（2）不同方位的避雷针发生定位迎面先导的方位不同。

垂直方向的避雷针更易于接闪高空、高幅值雷云，因而，不宜装在输电线路，尤其是已架有避雷线的输电线路上，以避免本来不应在杆塔顶部高空定位的高幅值雷云，反被吸引到杆塔自身。

在杆塔上安装侧面接闪针，以防护进入杆塔侧面避雷线屏蔽失效区的低空雷电先导，补充避雷线屏蔽的不足。

（3）防止高空、高幅值先导直击接地体，是高建筑物防雷主要问题。

但高建筑物顶端只宜安装符合要求的雷电接闪装置，不必一定要把高空中大范围的雷云都吸引到自身。

对于四周空旷的超高建筑物，为防止低空小雷电先导对建筑物中部绕击，在建筑物中部适当位置安装侧向防绕接闪装置。

（4）防止雷电对接地体绕击，也可在接地体附近架设“旁路”避雷针、线。