电力公司科学技术项目可行性研究报告

新疆电力公司科学技术项目

可行性研究报告项目名称：

杆塔防雷技术的研究

申请单位：

起止时间： 2016年5月至2016 年 12 月

一、目的和意义

1.与项目研究内容紧密相关的国家电网公司实际生产力水平和今后的发展方向

在架空输电线路设计中，防雷设计是必须考虑的一个重要因素，随着电力系统的发展，雷击输电线路而引起的事故也日益增多，据资料介绍：在我国高压输电线路的总跳闸次数中，由雷击引起的约占40% ～70% ，尤其在雷电活动强烈、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路而引起的事故率更高，造成巨大的经济损失。因此，研究杆塔防雷技术，减少因雷击造成损失势在必行。

2.项目成果对该现状和技术发展的作用

高压输电线路的跳闸原因大多由雷击引起，直接影响供电的可靠性。输电线路杆塔接地装置的主要作用是泄放雷电流，当雷电直击输电线路塔顶或避雷线时，雷电流将经过杆塔及其接地装置向大地流散。我们通常采用放射法埋设钢筋来降低接地电阻.这种方法对于土壤条件较好的地方，或者泥土较多的地方还可以做到。但是对于接地电阻率高的地区或者石头很多基本没有泥土的地方几乎没有效果。例如我公司110千伏马油线200号-230号几十基杆塔连年遭遇雷击，绝缘子被击穿发生闪络，造成110千伏马油线线路跳闸。为解决上述问题，有必要有针对性的研究杆塔防雷技术，减少因为雷击造成跳闸，减少由此造成的经济损失。

3.成果应用和推广的途径

(1) 通过对杆塔防雷技术的研究，加强对雷击特性的理解，建立特殊地质情况下杆塔防雷的技术规范。

(2) 通过对杆塔防雷技术的系统研究，对常常遭遇雷击的杆塔的改造提供技术支持，减少由于遭遇雷击造成的跳闸事故。

4. 成果推广后的直接和间接效益

通过对杆塔防雷技术的研发，加强对杆塔防雷技术手段的了解。同时，可以对新建杆塔和已有杆塔的防雷改造进行技术支持，减少因雷击造成的跳

闸事故，有显著的经济效益。

二、国内外研究水平综述

我国高压输电线路比较长,途经地区的地理条件比较复杂，经常会遇到山上都是石头，或者多石少土的情况。通常的施工方法很难达到要求，经常是花费了很大的人力、物力，接地电阻还是达不到要求。有的接地电阻甚至高达几百欧姆，导致在雷雨季节，线路频遭雷击。而山区大部分杆塔都建在高山上，又增加了遭受雷击的概率。据资料介绍：在我国高压输电线路的总跳闸次数中，由雷击引起的约占40% ～70% ，

国内对防雷技术研究较多，但对特殊地质情况的防雷还未见有展开深入研究的单位或企业。

三、项目的理论和实践依据

1.项目研究内容

通过对杆塔防雷技术的研究，降低线路杆塔接地装置的冲击接地电阻，减少因为雷击造成的跳闸事故

2.项目研究的关键和难点

接地装置的冲击接地电阻与工频接地电阻之间存在显著差异。当雷电流通过杆塔及其接地装置向大地散流时，使塔顶电位升高起主要作用的是冲击接地电阻而不是工频接地电阻。因此要降低线路的雷击跳闸率，如何降低线路杆塔的冲击接地电阻是其中的关键点和难点。

四、项目研究内容和实施方案

1.项目研究内容的详细说明

根据波过程理论，接地装置的冲击接地电阻

R是雷电波通过接地装置向

ch

大地流散时所遇到的波阻抗，即C

L R ch

， 要降低接地装置的冲击接地电阻，应该设法增加散流路径中的电容和减小散流路径中的电感。采用接地模块所构成的接地装置可大大增加与土壤之间的接触面，因而与射线式接地装置相比可增大接地装置与大地之间的电容、减小接地装置与土壤之间的接触电阻；同时由于采用的是集中环形接地方式，与射线式接地装置相比可大大减小接地装置本身的电感，从而使雷电流向大地流散时所遇到的波阻抗比射线式接地装置大大减小。因此，采用接地模块环形集中接地方式不仅可降低线路接地装置的工频接地电阻，更主要的是能有效地降低接地装置的冲击系数，使接地装置的冲击接地电阻大幅降低。

2 .降低杆塔冲击接地电阻的基本原则

冲击接地电阻与工频接地电阻之所以存在较大区别，其主要原因之一是由于高幅值的雷电冲击电流流过接地装置时，会引起接地体周围的土壤发生电离（火花效应），土壤电离后的作用相当于增大了接地体的截面积，因此会使冲击接地电阻降低。但是当接地体的截面积足够大时，这种火花效应将不明显。传统的杆塔接地装置主要是放射型接地体，当放射型接地体通过雷电流时，沿接地体长度方向各点上的电位差别很大，因此引起周围土壤电离的长度很有限，而当放射型接地体的长度超过一定值后，对雷电流的泄放所起的作用将非常小；另外，雷电流在通过接地装置向大地流散过程中会发生一系列复杂的过渡过程，在该过程中的每一时刻接地装置所呈现的冲击接地电阻都存在差异，而且呈现的最大冲击接地电阻有可能并不是雷电流到达幅值的时刻。同时由于雷电流的陡度，即di/dt 很大，因此当雷电流经接地装置向大地散流时，在接地装置接地阻抗中感性分量上的压降不容忽视。对于射线式接地装置其本身的电感与其长度成正比，长度越长则其呈现的电感则越大，因此射线式接地装置的冲击系数将随其长度的增加而增大。

根据静电场理论，在电介质相同、极间距离相同的条件下，电容量与极板的面积成正比。为此，要增大接地装置与大地之间的电容，从而降低杆塔接地装置的冲击接地电阻，应该尽量增大接地装置与大地的接触面；而对于

减小雷电流散流路径中的电感，我们所能做的是尽量减小接地装置本身的电感，为此，杆塔接地装置本身的形状不能是很长的射线式，而应该是环形的集中接地体。

综上所述，可得出降低杆塔冲击接地电阻的基本原则为：采用圆环形集中接地装置，并尽量加大接地装置与大地之间的接触面，使雷电流能够快速顺畅地通过接地装置向大地泄放。

五、预期目标和成果形式

1.预期目标

通过对杆塔防雷技术的研发，加强对杆塔防雷技术手段的了解。同时，可以对新建杆塔和已有杆塔的防雷改造进行技术支持，减少因雷击造成的跳闸事故，

2. 最终成果及形式

（1）成果(级别、数量)

完成对杆塔防雷系统研发，制订关于本课题所涉及的解决方法及内部导则、编撰相关技术资料等资料。

（2）项目最终形成的标准（级别、数量）

技术总结报告一份。

（3）项目形成的论文（级别、数量）

核心期刊论文一篇。

（4）项目形成的专利（级别、数量）

发明一项，实用新型专利一项。

（5）项目建设过程中的人才培养说明：

培养若干技术骨干及岗位能手。

六、合作单位或依托工程单位落实情况

合作单位东北电力大学是全国首批硕士学位授权单位，现有11个硕士学